JP6024368B2 - 画像形成装置、及び画像形成方法 - Google Patents

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Description

本発明は、画像形成装置、及び画像形成方法に関する。
電子写真方式の画像形成装置では、記録媒体に形成された未定着トナー像を定着装置によって定着して画像形成する。この定着装置として、ベルト部材と回転部材とを備えた構成のベルト・ニップ方式と呼ばれる定着装置が知られている。
また、電子写真方式の画像形成に用いるトナーとして、ロジンを含有するトナーや、ロジンに由来する構造を有する樹脂を含有するトナーが知られている(例えば特許文献1〜5参照)。
特開2011−123138号公報 特開2009−258477号公報 特開2007−292820号公報 特開2010−020170号公報 特開2009−116320号公報
本発明は、コールドオフセットが発生しにくく、且つ、静電荷像現像剤の保管安定性に優れる画像形成装置を提供することを目的とする。
請求項1に係る発明は、
像保持体と、
前記像保持体表面を帯電する帯電装置と、
帯電した前記像保持体表面に静電荷像を形成する静電荷像形成装置と、
一般式(1)で表されるロジンジオールを重合成分に含む非晶性ポリエステル、離型剤及びロジンを含有するトナー粒子を有し前記トナー粒子の全質量に占めるロジンの割合が0.10質量%以上1.50質量%以下であるトナーを含む静電荷像現像剤を収納し、前記像保持体表面に形成された前記静電荷像を前記静電荷像現像剤により現像してトナー像を形成する現像装置と、
前記トナー像を記録媒体に転写する転写装置と、
電磁誘導によって発熱する発熱層を備えたベルト部材、前記ベルト部材の外周面に接触して配置された回転部材、及び前記発熱層を電磁誘導によって発熱させる電磁誘導装置を備え、前記記録媒体に前記トナー像を定着する定着装置と、
を備える画像形成装置。
請求項2に係る発明は、
前記トナー粒子がさらに結晶性ポリエステルを含有する、請求項1に記載の画像形成装置。
請求項3に係る発明は、
前記トナー粒子に含まれる前記離型剤と前記ロジンとの質量比(離型剤/ロジン)が5以上50以下である、請求項1又は請求項2に記載の画像形成装置。
請求項に係る発明は、
像保持体表面を帯電する帯電工程と、
帯電した前記像保持体表面に静電荷像を形成する静電荷像形成工程と、
前記像保持体表面に形成された前記静電荷像を、一般式(1)で表されるロジンジオールを重合成分に含む非晶性ポリエステル、離型剤及びロジンを含有するトナー粒子を有し前記トナー粒子の全質量に占めるロジンの割合が0.10質量%以上1.50質量%以下であるトナーを含む静電荷像現像剤により現像してトナー像を形成する現像工程と、
前記トナー像を記録媒体に転写する転写工程と、
電磁誘導装置からの電磁誘導によって発熱したベルト部材と回転部材との接触領域に前記記録媒体を通過させ、前記記録媒体に前記トナー像を定着する定着工程と、
を有する画像形成方法。
請求項5に係る発明は、
前記トナー粒子がさらに結晶性ポリエステルを含有する、請求項4に記載の画像形成方法。
請求項6に係る発明は、
前記トナー粒子に含まれる前記離型剤と前記ロジンとの質量比(離型剤/ロジン)が5以上50以下である、請求項4又は請求項5に記載の画像形成方法。
請求項1及び2に係る発明によれば、トナー粒子の全質量に占めるロジンの割合が前記範囲から外れる場合に比べて、コールドオフセットが発生しにくく、且つ、静電荷像現像剤の保管安定性に優れる画像形成装置が提供される。
請求項3に係る発明によれば、トナー粒子に含まれる離型剤とロジンとの質量比(離型剤/ロジン)が前記範囲から外れる場合に比べて、よりコールドオフセットが発生しにくい画像形成装置が提供される。
請求項4及び5に係る発明によれば、トナー粒子の全質量に占めるロジンの割合が前記範囲から外れる場合に比べて、コールドオフセットが発生しにくい画像形成方法が提供される。
請求項6に係る発明によれば、トナー粒子に含まれる離型剤とロジンとの質量比(離型剤/ロジン)が前記範囲から外れる場合に比べて、よりコールドオフセットが発生しにくい画像形成方法が提供される。
本実施形態の画像形成装置の一例を示す概略構成図である。 本実施形態の画像形成装置が備える定着装置の一例を示す概略構成図である。 本実施形態の画像形成装置が備える定着装置におけるベルト部材の一例を示す概略断面図である。
以下、本発明の画像形成装置及び画像形成方法の実施形態について詳細に説明する。
本明細書において、電子写真方式の画像形成について、オフセットとは、ベルト部材等の定着用部材にトナー像からトナーが転移する現象をいう。
コールドオフセット(低温オフセット)とは、トナー像のトナーが十分に熱せられずに起こるオフセットをいう。
ホットオフセット(高温オフセット)とは、トナー像のトナーが過加熱されて起こるオフセットをいう。
本実施形態の画像形成装置は、像保持体と、前記像保持体表面を帯電する帯電装置と、帯電した前記像保持体表面に静電荷像を形成する静電荷像形成装置と、静電荷像現像剤を収納し、前記像保持体表面に形成された前記静電荷像を前記静電荷像現像剤により現像してトナー像を形成する現像装置と、前記トナー像を記録媒体に転写する転写装置と、前記記録媒体に前記トナー像を定着する定着装置と、を備える。
本実施形態の画像形成装置において、前記定着装置は、電磁誘導によって発熱する発熱層を備えたベルト部材、前記ベルト部材の外周面に接触して配置された回転部材、及び前記発熱層を電磁誘導によって発熱させる電磁誘導装置を備える。
本実施形態の画像形成装置において、前記静電荷像現像剤は、結着樹脂、離型剤及びロジンを含有するトナー粒子を有し前記トナー粒子の全質量に占めるロジンの割合が0.10質量%以上1.50質量%以下であるトナー、を含む。
本実施形態の画像形成方法は、像保持体表面を帯電する帯電工程と、帯電した前記像保持体表面に静電荷像を形成する静電荷像形成工程と、前記像保持体表面に形成された前記静電荷像を静電荷像現像剤により現像してトナー像を形成する現像工程と、前記トナー像を記録媒体に転写する転写工程と、前記記録媒体に前記トナー像を定着する定着工程と、を有する。
本実施形態の画像形成方法において、前記定着工程は、電磁誘導装置からの電磁誘導によって発熱したベルト部材と回転部材との接触領域に前記記録媒体を通過させ、前記記録媒体に前記トナー像を定着する。
本実施形態の画像形成方法において、前記静電荷像現像剤は、結着樹脂、離型剤及びロジンを含有するトナー粒子を有し前記トナー粒子の全質量に占めるロジンの割合が0.10質量%以上1.50質量%以下であるトナー、を含む。
本実施形態に係る画像形成装置及び画像形成方法は、上記の構成により、コールドオフセットが発生しにくい。この理由は定かではないが、以下のように推測される。
従来、電子写真方式かつベルト・ニップ方式の画像形成装置として、ベルト部材の加熱手段に電磁誘導方式を採用した定着装置を備えたものがある。前記定着装置は、ベルト部材が金属で構成された発熱層を備えるので、発熱層の破断等の損傷を避けるために、ベルト部材と回転部材との間の圧力すなわち定着圧力が、電磁誘導方式以外の定着装置に比べて低く設定される傾向がある。
また従来、結着樹脂及び離型剤(各種のワックス)を含有するトナーが知られている。離型剤は、定着装置における定着部材とトナー像との剥離性を向上させオフセットを抑制する等の目的でトナーに用いられる。
そして、上記の定着装置を備えた画像形成装置において、結着樹脂及び離型剤を含有するトナーを用いてトナー像を定着した場合に画像の乱れが発生することがあり、これは、定着温度が低いほど顕著であった。
その理由としては、上記の定着装置を備えた画像形成装置においては、定着圧力の低さ故に、トナーを構成するトナー粒子の内部に存在する離型剤がトナー像の表面へしみ出しにくく、さらに、定着温度が低いことでしみ出しにくさが助長されると考えられる。そして、離型剤がトナー像の表面へしみ出しにくいので、結果的にコールドオフセットの発生につながり、画像の乱れが発生すると考えられる。
これに対し、本実施形態においては、トナー粒子がロジンを含む。ロジンは80℃乃至100℃の範囲に軟化点を有し、この温度は離型剤の軟化点と同じくらいの高さであるので、定着装置を通過する際に両者が溶融し始める時間差が少ないと考えられる。
そして、ロジンと離型剤とは互いに親和性が低いため、ロジンの作用によって離型剤のトナー像表面へのしみ出しが促進されるので、コールドオフセットが発生しない最低温度を下げ得ると考えられる。その結果、電磁誘導方式の定着装置においてもコールドオフセットが発生しにくく、画像の乱れの発生が起こりにくいと考えられる。
本実施形態において、トナー粒子の全質量に占めるロジンの割合は、0.10質量%以上1.50質量%以下である。
前記割合が0.10質量%未満であると、ロジンの効果が得にくく、コールドオフセットが発生しない最低温度が高くなり、電磁誘導方式の定着装置で定着した場合にコールドオフセットによる画像の乱れが発生する場合がある。
一方、前記割合が1.50質量%超であると、トナー同士の凝集が起こり易く、現像剤の保管安定性に劣る場合がある。
本実施形態において、トナー粒子の全質量に占めるロジンの割合は、0.20質量%以上1.40質量%以下が望ましく、0.30質量%以上1.20質量%以下がより望ましく、0.40質量%以上1.00質量%以下がより望ましい。
本実施形態において、「トナー粒子の全質量に占めるロジンの割合」に係るロジンとは、アビエチン酸とその異性体類である。即ち、アビエチン酸、パラストリン酸、ネオアビエチン酸、ピマル酸、デヒドロアビエチン酸、イソピマル酸、サンダラコピマル酸である。
トナー粒子の全質量に占めるロジンの割合(質量%)は、以下の手順で測定する。
(1)トナーから外添剤を除きトナー粒子を得る。
トナー2.0gを、水溶性界面活性剤が0.1質量%含まれるイオン交換水100mLに投入し分散する。次に超音波分散をかけてトナー表面の外添剤をトナー表面から遊離させ、その分散液を吸引濾過する。この分散と濾過を3回繰り返してトナー粒子を得る。
(2)測定用試料の調製
トナー粒子2500mgをジメチルホルムアミド40mLに溶解させ、遠心分離又は吸引濾過により顔料や染料、離型剤等の不溶物を取り除き、その取り除いた溶液0.5mLにアセトニトリルを加えて10mLにメスアップする。この操作で高分子体が沈殿することにより白濁した液体を、0.45μmのフィルター付きシリンジで濾過したものを測定用試料とする。また、検量線作成のために、ロジンを、ジメチルホルムアミド/アセトニトリルに溶解させ、所定の濃度(200ppm、100ppm、50ppm、20ppm)になるように希釈した試料を調製する。
(3)高速液体クロマトグラフィー(HPLC)測定
アセトニトリル/リン酸水溶液を展開溶媒として、HPLC測定を行う。検量線用試料から溶液濃度とピーク強度の関係式を導き、測定用試料のピーク値からロジンの量を算出する。
本実施形態において、トナー粒子に含有されるロジンは、その由来に制限はなく、以下の(i)、(ii)及び(iii)のいずれも含む。
(i)トナー粒子の製造の際にロジン自体として用いられたロジン。
(ii)トナー粒子の製造に供された「ロジンに由来する構造を有する化合物」からロジンに由来する構造が取れ、取れた前記構造から形成されたロジン。「ロジンに由来する構造を有する化合物」としては、例えば、ロジンジオールを重合成分として用いて合成されたポリエステル;不飽和カルボン酸変性ロジンを重合成分として用いて合成されたポリエステル;不飽和カルボン酸変性ロジン;フェノール変性ロジン;ロジン重合体;等が挙げられる。
(iii)トナー粒子の製造に供された「ロジンに由来する構造を有する化合物」を作製する際に用いられたロジンであって、該化合物を形成せずに残留したロジン。
以下、本実施形態の画像形成装置及び画像形成方法が用いる静電荷像現像剤について詳細に説明する。
<静電荷像現像剤>
本実施形態における静電荷像現像剤(「現像剤」とも称する。)は、トナーを含む。このトナーは、結着樹脂、離型剤及びロジンを含有するトナー粒子を有し、トナー粒子の全質量に占めるロジンの割合が0.10質量%以上1.50質量%以下である。
前記トナーは、そのまま一成分現像剤として、又は二成分現像剤として用いられる。二成分現像剤として用いる場合にはキャリアと混合して使用される。
〔トナー〕
トナーは、トナー粒子を含み、更に外添剤を含んでもよい。
トナーを構成するトナー粒子は、結着樹脂、離型剤及びロジンを含有し、全質量に占めるロジンの割合が0.10質量%以上1.50質量%以下である。
以下、トナー粒子が含有する成分について詳細に説明する。
(ロジン)
トナー粒子は、ロジンを含有する。トナー粒子に含有されるロジンは、その由来に制限はなく、前記(i)乃至(iii)のいずれでもよい。
トナー粒子の製造に「ロジンに由来する構造を有する化合物」が用いられない場合、トナー粒子の製造の際にロジン自体を材料として使用すればよい。トナー粒子の製造に「ロジンに由来する構造を有する化合物」が用いられる場合、該化合物の使用量に応じて、トナー粒子の製造の際にロジン自体を材料として使用してもよく使用しなくてもよい。
トナー粒子の製造の際に使用するロジンの量は、トナー粒子の全質量に占めるロジンの割合が0.10質量%以上1.50質量%以下になるように選択する。
以下、本実施形態で用いるロジンについて説明する。本実施形態で用いるロジンは、トナー粒子の製造の際にロジン自体として用いるロジン、及び「ロジンに由来する構造を有する化合物」の作製に用いるロジンである。
本実施形態で用いるロジンの種類は特に限定されない。ロジンは採取方法による分類では、原料をパルプとするトールロジン、原料を生松脂とするガムロジン、及び原料を松の切り株とするウッドロジンの3種に大別される。本実施形態で用いるロジンは入手が容易であることから、ガムロジンやトールロジンが望ましい。
上記のロジン類は精製することが望ましい。未精製のロジン類に含まれる樹脂酸の過酸化物から生起したと考えられる高分子量物や、未精製のロジン類に含まれていた不ケン化物を除去することにより精製ロジンを得る。精製方法は特に限定されず、公知の各種精製方法を選択してよい。具体的には、蒸留、再結晶、抽出等の方法が挙げられる。工業的には蒸留による精製を行うことが望ましい。
蒸留は、通常、200℃乃至300℃、6.67kPa以下の圧力で行い、蒸留時間を考慮して選択される。
再結晶は、例えば、未精製ロジンを良溶媒に溶解し、次いで溶媒を留去して濃厚な溶液とし、この溶液に貧溶媒を添加することにより行う。良溶媒としては、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類、クロロホルム等の塩素化炭化水素類、低級アルコール類等のアルコール類、アセトン等のケトン類、酢酸エチル等の酢酸エステル類などが挙げられる。貧溶媒としては、n−ヘキサン、n−ヘプタン、シクロヘキサン、イソオクタン等の炭化水素系溶媒が挙げられる。
抽出は、例えば、アルカリ水を用いて未精製のロジンをアルカリ水溶液となし、これに含まれる不溶性の不ケン化物を、有機溶媒を用いて抽出したのち、水相を中和することで精製ロジンを得る方法である。
本実施形態で用いるロジンは、不均化ロジンでもよい。不均化ロジンとは、主成分としてアビエチン酸を含むロジンを不均化触媒の存在下で高温に加熱することによって、分子内の不安定な共役二重結合を消失させたもので、主成分は、デヒドロアビエチン酸とジヒドロアビエチン酸の混合物である。
不均化触媒としては、パラジウムカーボン、ロジウムカーボン、白金カーボン等の担持触媒、ニッケル、白金等の金属粉末、ヨウ素、ヨウ化鉄等のヨウ化物、リン系化合物などの各種公知のものが挙げられる。該触媒の使用料はロジンに対して通常0.01質量%以上5質量%以下、望ましくは0.01質量%以上1質量%以下であり、反応温度は100℃以上300℃以下、望ましくは150℃以上290℃以下である。なおデヒドロアビエチン酸量を制御する方法としては、例えば、不均化ロジンからエタノールアミン塩として結晶化する方法(The Journal of Organic Chemistry, 31, 4246, 1996)により単離したデヒドロアビエチン酸を上述の範囲となるように添加してもよい。
本実施形態で用いるロジンは、水素化ロジンでもよい。水素化ロジンは、主成分としてテトラヒドロアビエチン酸、ジヒドロアビエチン酸を含み、公知の水素化反応により分子内の不安定な共役二重結合を消失させて得る。水素化反応は、水素化触媒の存在下に、通常10kg/cm以上200kg/cm以下、望ましくは50kg/cm以上150kg/cm以下の水素加圧下で、未精製ロジンを加熱することにより行う。水素化触媒としては、パラジウムカーボン、ロジウムカーボン、白金カーボン等の担持触媒、ニッケル、白金等の金属粉末、ヨウ素、ヨウ化鉄等のヨウ化物などの公知のものを例示しうる。該触媒の使用料は、ロジンに対して通常0.01質量%以上5質量%以下、望ましくは0.01質量%以上1質量%以下であり、反応温度は100℃以上300℃以下、望ましくは150℃以上290℃以下である。
これらの不均化ロジン、水素化ロジンは、不均化処理、又は水素化処理の前後において、前記精製工程を設けてもよい。
トナー粒子の製造の際にロジン自体として用いるロジンは、上記ロジンのうち、精製ロジン、不均化ロジン、水素化ロジンが望ましく、1種を単独で用いても、これらの混合物を用いてもよい。
(結着樹脂)
トナー粒子は、結着樹脂を含有する。
結着樹脂としては、例えば、ポリエステル;スチレン、パラクロロスチレン、α−メチルスチレン等のスチレン類の単独重合体又は共重合体;アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n−プロピル、アクリル酸ブチル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸n−プロピル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸2−エチルヘキシル等のビニル基を有するエステル類の単独重合体又は共重合体;アクリロニトリル、メタクリロニトリル等のビニルニトリル類の単独重合体又は共重合体;ビニルメチルエーテル、ビニルイソブチルエーテル等のビニルエーテル類の単独重合体又は共重合体;ビニルメチルケトン、ビニルエチルケトン、ビニルイソプロペニルケトン等のビニルケトン類の単独重合体又は共重合体;エチレン、プロピレン、ブタジエン等のオレフィン類の単独重合体又は共重合体;エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、セルロース樹脂、ポリエーテル樹脂等の非ビニル縮合系樹脂;等が挙げられる。これらの中でも、ポリエステルが好適である。
[非晶性ポリエステル]
本実施形態において、結着樹脂としては非晶性ポリエステルが好適である。
非晶性ポリエステルは、例えば、多価カルボン酸類と多価アルコール類との縮重合により得られる。
非晶性ポリエステルは、例えば、多価カルボン酸類と多価アルコール類とを常法に従って縮合反応させて得る。多価カルボン酸類と多価アルコール類とを反応させる際のモル比(酸/アルコール)としては、反応条件等によっても異なるが、高分子量化するためには通常1/1が望ましい。
非晶性ポリエステルの合成に使用する触媒としては、例えば、ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫オキサイド等の有機金属やテトラブチルチタネート等の金属アルコキシドなどのエステル化触媒が挙げられる。触媒の添加量は、原材料の総量に対して0.01質量%以上1.00質量%以下の範囲で使用される。
非晶性ポリエステルの合成に用いられる多価カルボン酸類としては、例えば、テレフタル酸、イソフタル酸、無水フタル酸、ナフタレンジカルボン酸などの芳香族カルボン酸類;無水マレイン酸、フマル酸、コハク酸、アルケニル無水コハク酸、アジピン酸などの脂肪族カルボン酸類;シクロヘキサンジカルボン酸などの脂環式カルボン酸類;これらカルボン酸のアルキル基置換体;等のジカルボン酸が挙げられる。多価カルボン酸類は1種単独で用いてもよいし2種以上を併用してもよい。
また、架橋構造あるいは分岐構造をとるために、ジカルボン酸とともに3価以上のカルボン酸(例えば、トリメリット酸、ピロメリット酸、これらの酸無水物等)を併用してもよい。
非晶性ポリエステルの合成に用いられる多価アルコール類としては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、グリセリン等の脂肪族ジオール類;シクロヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノール、水添ビスフェノールA等の脂環式ジオール類;ビスフェノールA、ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物、ビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物等の芳香族ジオール類;等が挙げられる。多価アルコール類は1種単独で用いてもよいし2種以上を併用してもよい。
また、トナーの製造性、耐熱性、透明性等の観点から、ビスフェノールS、ビスフェノールSエチレンオキサイド付加物、ビスフェノールSプロピレンオキサイド付加物等のビスフェノールS誘導体を用いてもよい。
また、架橋構造あるいは分岐構造をとるために、ジオールとともに3価以上のアルコール類(例えば、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール等)を併用してもよい。
非晶性ポリエステルのガラス転移温度は、トナーの保管安定性と低温定着性の観点から、40℃以上80℃以下が望ましく、50℃以上70℃以下がより望ましい。
非晶性ポリエステルのガラス転移温度は、示差走査熱量測定(DSC)により得られた吸熱ピークのピーク温度として求める。
非晶性ポリエステルの重量平均分子量(Mw)は、5000以上100000以下が望ましく、10000以上50000以下がより望ましい。非晶性ポリエステルの数平均分子量(Mn)は、2000以上10000以下が望ましい。非晶性ポリエステルの分子量分布Mw/Mnは、1.5以上100以下が望ましく、2以上20以下がより望ましい。
非晶性ポリエステルの重量平均分子量及び数平均分子量が上記範囲内であると、トナーの低温定着性、耐ホットオフセット性、画像形成後の記録媒体の保存性に優れる。
非晶性ポリエステルの分子量は、テトラヒドロフラン(THF)可溶分をゲルパーミュエーションクロマトグラフィ(GPC)により測定する。
非晶性ポリエステルの酸価は、トナーの帯電性の観点から、1mgKOH/g以上50mgKOH/g以下が望ましく、3mgKOH/g以上30mgKOH/g以下がより望ましい。
[ロジンに由来する構造を有する非晶性ポリエステル]
トナー粒子に含まれる非晶性ポリエステルとしては、ロジンに由来する構造(「ロジン骨格」とも称する。)を有する非晶性ポリエステルが望ましい。トナー粒子を製造する際に、当該非晶性ポリエステルが有するロジン骨格の作用によって、トナー粒子中においてロジンがほどよく分散すると考えられる。その結果、トナー像の定着の際に離型剤のしみ出しがトナー粒子全体で起き易く、コールドオフセットが発生しない最低温度を下げられると考えられる。
ロジン骨格を有する非晶性ポリエステルは、例えば、非晶性ポリエステルの重合に供する多価カルボン酸類及び多価アルコール類の少なくとも1種として、ロジン骨格を有する化合物を用いることで得られる。
ロジン骨格を有する非晶性ポリエステルは、主鎖にロジン骨格を有していてもよく、側鎖にロジン骨格を有していてもよいが、ロジン骨格を側鎖に有するものが望ましい。側鎖にロジン骨格を有すると、ロジン骨格によるロジンの分散作用がより現れ易くその結果、トナー像の定着の際に離型剤のしみ出しがトナー粒子全体で起き易く、コールドオフセットが発生しない最低温度を下げられると考えられる。
主鎖にロジン骨格を有する非晶性ポリエステルは、例えば、非晶性ポリエステルの重合に供する多価カルボン酸類として、ロジンに不飽和カルボン酸を付加させた不飽和カルボン酸変性ロジンを用いることにより得られる。
不飽和カルボン酸変性ロジンの調製に用いられる不飽和カルボン酸としては、例えばマレイン酸、無水マレイン酸、フマル酸、アクリル酸、メタクリル酸等が挙げられる。不飽和カルボン酸変性ロジンは、原料ロジン100質量部に対し、不飽和カルボン酸を通常1質量部以上30質量部以下用いて変性したものが好適である。
側鎖にロジン骨格を有する非晶性ポリエステルは、例えば、非晶性ポリエステルの重合に供する多価アルコール類として、下記の一般式(1)で表されるロジンジオールを用いることにより得られる。
本実施形態においては、下記の一般式(1)で表されるロジンジオール(「特定ロジンジオール」とも称する。)を重合成分として合成された非晶性ポリエステル(「非晶性特定ポリエステル」とも称する。)が好適である。以下、非晶性特定ポリエステルについて詳細に説明する。
[非晶性特定ポリエステル]
トナー粒子を構成する結着樹脂として非晶性特定ポリエステルを用いることにより、ロジンをトナー粒子の全体にわたって分散させることが容易になり、その結果、トナー像の定着の際に離型剤のしみ出しがトナー粒子全体で起き易く、コールドオフセットが発生しない最低温度を下げられると考えられる。
トナー粒子を構成する結着樹脂に占める非晶性特定ポリエステルの割合は、70質量%以上が望ましく、90質量%以上がより望ましく、100質量%であることが更に望ましい。
非晶性特定ポリエステルは、重合に供する多価アルコール類に、下記の一般式(1)で表されるロジンジオールを含む。
一般式(1)中、R及びRはそれぞれ独立に、水素、又はメチル基を表わす。L、L及びLはそれぞれ独立に、カルボニル基、エステル基、エーテル基、スルホニル基、置換基を有してもよい鎖状アルキレン基、置換基を有してもよい環状アルキレン基、置換基を有してもよいアリーレン基、及びそれらの組合せからなる群より選ばれる二価の連結基を表し、LとL又はLとLで環を形成してもよい。A、Aはロジンエステル基を表わす。
一般式(1)中、R及びRはそれぞれ独立に、水素、又はメチル基を表わす。RとRとは、同一でも異なっていてもよいが、同一であることが望ましい。
一般式(1)中、L、L及びLはそれぞれ独立に、カルボニル基、エステル基、エーテル基、スルホニル基、置換基を有してもよい鎖状アルキレン基、置換基を有してもよい環状アルキレン基、置換基を有してもよいアリーレン基、及びそれらの組合せからなる群より選ばれる二価の連結基を表し、LとL又はLとLで環を形成してもよい。
とLとは、同一でも異なっていてもよいが、同一であることが望ましい。
、L及びLで表される鎖状アルキレン基としては、例えば、炭素数1以上10以下のアルキレン基が挙げられる。
、L及びLで表される環状アルキレン基としては、例えば、炭素数3以上7以下の環状アルキレン基が挙げられる。
、L及びLで表されるアリーレン基としては、例えば、フェニレン基、ナフチレン基、アントラセン基が挙げられる。
鎖状アルキレン基、環状アルキレン基、アリーレン基の置換基の例としては、炭素数1以上8以下のアルキル基、アリール基などが挙げられ、直鎖、分岐又は環状のアルキル基が望ましい。具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、イソプロピル基、イソブチル基、s−ブチル基、t−ブチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、1−メチルブチル基、イソヘキシル基、2−エチルヘキシル基、2−メチルヘキシル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、フェニル基等が挙げられる。
一般式(1)中、A及びAはロジンエステル基を表す。即ち、一般式(1)で表されるロジンジオールは、1分子中に2個のロジンエステル基を含有するジアルコール化合物である。本実施形態において、ロジンエステル基とは、ロジンに含まれるカルボキシル基から水素原子を除いた残基をいう。
以下に、非晶性特定ポリエステルの合成スキームの一例を示す。下記合成スキームにおいては、2官能のエポキシ化合物とロジンとを反応させて特定ロジンジオールが合成され、この特定ロジンジオールとジカルボン酸成分とを脱水重縮合させることで非晶性特定ポリエステルが合成される。非晶性特定ポリエステルを表す構造式のうち、点線で囲まれた部分が、ロジンエステル基に該当する。
特定ロジンジオールは公知の方法によって合成してよく、例えば、2官能エポキシ化合物とロジンとの反応により合成する。特定ロジンジオールは、2官能エポキシ化合物とロジンとの反応生成物であることが望ましい。
本実施形態で用い得るエポキシ基含有化合物は1分子中にエポキシ基を2個含む2官能エポキシ化合物であり、芳香族系ジオールのジグリシジルエーテル、芳香族系ジカルボン酸のジグリシジルエーテル、脂肪族系ジオールのジグリシジルエーテル、脂環式ジオールのジグリシジルエーテル、脂環式エポキシド等が挙げられる。
芳香族系ジオールのジグリシジルエーテルの代表例としては、芳香族ジオール成分としてビスフェノールA、ビスフェノールAのポリアルキレンオキサイド付加物等のビスフェノールAの誘導体類、ビスフェノールF、ビスフェノールFのポリアルキレンオキサイド付加物等のビスフェノールFの誘導体類、ビスフェノールS、ビスフェノールSのポリアルキレンオキサイド付加物等のビスフェノールSの誘導体類、レソルシノール、t−ブチルカテコール、ビフェノールなどが挙げられる。
芳香族系ジカルボン酸のジグリシジルエーテルの代表例としては、芳香族ジカルボン酸成分としてテレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸などが挙げられる。
脂肪族系ジオールのジグリシジルエーテルの代表例としては、脂肪族ジオール成分としてエチレングリコール、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、1,9−ノナンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコールなどが挙げられる。
脂環式ジオールのジグリシジルエーテルの代表例としては、脂環式ジオール成分として水添ビスフェノールA、水添ビスフェノールAのポリアルキレンオキサイド付加物等の水添ビスフェノールAの誘導体類、シクロヘキサンジメタノールなどが挙げられる。
脂環式エポキシドの代表例としては、リモネンジオキサイドが挙げられる。
上記エポキシ基含有化合物は、例えば、ジオール成分とエピハロヒドリンとの反応で得られ、その量比によって重縮合させて高分子量化もし得る。
特定ロジンジオールを合成するロジンと2官能エポキシ化合物との反応は、主としてロジンのカルボキシル基と2官能エポキシ化合物のエポキシ基との開環反応により進む。その際、反応温度としては両構成成分の溶融温度以上や、十分な混合が行える温度であることが望ましく、具体的には60℃乃至200℃の範囲が一般的である。反応に際し、エポキシ基の開環反応を促進する触媒を加えてもよい。
使用し得る触媒としては、エチレンジアミン、トリメチルアミン、2−メチルイミダゾールなどのアミン類、トリエチルアンモニウムブロマイド、トリエチルアンモニウムクロライド、ブチルトリメチルアンモニウムクロライド等の4級アンモニウム塩類、トリフェニルホスフィン等が挙げられる。
反応は種々の方法で行うことができ、一般的には回分式の場合は冷却管、撹拌装置、不活性ガス導入口、温度計等を備えたフラスコにロジンと2官能エポキシ化合物を仕込み、加熱溶融する。その際、反応物をサンプリングすることによって反応進行を追跡し得る。反応の進行度は主として酸価の低下によって確認することができ、化学量論的な反応終点またはその付近に到達した時点をもって反応を完結してよい。
ロジンと2官能エポキシ化合物との反応比率は、特に制限されないが、2官能エポキシ化合物1モルに対してロジンを1.5モル以上2.5モル以下の範囲で反応させることが望ましい。
特定ロジンジオールの合成に用いるロジンとしては、精製ロジン、不均化ロジン、水素化ロジン、ロジンを重合して得られる重合ロジン、ロジンに不飽和カルボン酸を付加させた不飽和カルボン酸変性ロジン、フェノール変性ロジン等が挙げられる。
不飽和カルボン酸変性ロジンの調製に用いられる不飽和カルボン酸としては、例えばマレイン酸、無水マレイン酸、フマル酸、アクリル酸、メタクリル酸等が挙げられる。当該不飽和カルボン酸変性ロジンは、原料ロジン100質量部に対し、不飽和カルボン酸を通常1質量部乃至30質量部用いて変性したものである。
上記ロジンのうち、特定ロジンジオールの合成に用いるロジンとしては、精製ロジン、不均化ロジン、水素化ロジンが望ましく、1種を単独で用いても、これらの混合物を用いてもよい。
以下に、本実施形態で好適に用い得る特定ロジンジオールの例示化合物を示すが、本実施形態はこれらに限定されるものではない。下記の例示化合物において、nは1以上の整数を表す。
非晶性特定ポリエステルの合成に用いられる多価アルコール類として、特定ロジンジオールと、その他の多価アルコール類とを併用してよい。その他の多価アルコール類の具体低としては例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、グリセリン等の脂肪族ジオール類;シクロヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノール、水添ビスフェノールA等の脂環式ジオール類;ビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物、ビスフェノールAのプロピレンオキサイド付加物等の芳香族ジオール類;が挙げられる。これらは1種を用いてもよいし2種以上を用いてもよい。中でも、トナーの低温定着性の観点から、芳香族ジオール類、脂環式ジオール類が望ましく、芳香族ジオール類がより望ましい。
非晶性特定ポリエステルは、重合成分としてジオールとともに3価以上の多価アルコール(例えば、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール等)を併用することで架橋構造または分岐構造をとり得る。非晶性特定ポリエステルが架橋構造を有すると、定着性がより良好である。
非晶性特定ポリエステルの重合に供する多価アルコール類に占める特定ロジンジオールの割合は、帯電性の観点から、50モル%以上100モル%以下が望ましく、70モル%以上90モル%以下がより望ましい。
非晶性特定ポリエステルの合成に用いられる多価カルボン酸類としては、例えば、芳香族多価カルボン酸、脂肪族多価カルボン酸、及び脂環式多価カルボン酸からなる群より選ばれる少なくとも1種を用いる。具体的には例えば、テレフタル酸、イソフタル酸、1,4−ナフタレンジカルボン酸、無水トリメリット酸、ピロメリット酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸等の芳香族多価カルボン酸;シュウ酸、マロン酸、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸、ダイマー酸、分岐鎖を有する炭素数1以上20以下のアルキル基を有するアルキルコハク酸、分岐鎖を有する炭素数1以上20以下のアルケニル基を有するアルケニルコハク酸等の脂肪族ジカルボン酸;シクロヘキサンジカルボン酸等の脂環式カルボン酸類;これらの酸の無水物及び、それらの酸のアルキル(炭素数1以上3以下)エステル等が挙げられる。多価カルボン酸類は1種単独で用いてもよいし2種以上を併用してもよい。中でも、トナーの低温定着性の観点から、直鎖脂肪族カルボン酸が望ましい。
非晶性特定ポリエステルは、重合成分としてジカルボン酸とともに3価以上のカルボン酸(例えば、トリメリット酸、ピロメリット酸、これらの酸無水物等)を併用することで架橋構造または分岐構造をとり得る。非晶性特定ポリエステルが架橋構造を有すると、定着性がより良好である。
非晶性特定ポリエステルは、前記の多価カルボン酸類および多価アルコール類を原料として、公知慣用の製造方法によって調製される。その反応方法としては、エステル交換反応および直接エステル化反応のいずれも適用し得る。また、加圧して反応温度を高くする方法、減圧下又は常圧下で不活性ガスを流す方法によって重縮合を促進してもよい。
上記反応によっては、公知慣用の反応触媒を用いてもよい。反応触媒としては、例えば、アンチモン、チタン、スズ、亜鉛、アルミニウム、マンガンから選ばれる少なくとも1種の金属の化合物が挙げられる。反応触媒の添加量は酸成分とアルコール成分の総量100質量部に対して、0.01質量部以上1.5質量部以下が望ましく、0.05質量部以上1.0質量部以下がより望ましい。反応温度は180℃乃至300℃としてよい。
非晶性特定ポリエステルは、変性されたポリエステルであってもよい。変性されたポリエステルとしては、例えば、特開平11−133668号公報、特開平10−239903号公報、特開平8−20636号公報等に記載の方法によりフェノール、ウレタン、エポキシ等によりグラフト化やブロック化したポリエステルが挙げられる。
非晶性特定ポリエステルのガラス転移温度は、トナーの保管安定性と低温定着性の観点から、40℃以上80℃以下が望ましく、50℃以上70℃以下がより望ましい。
非晶性特定ポリエステルのガラス転移温度は、示差走査熱量測定(DSC)により得られた吸熱ピークのピーク温度として求める。
非晶性特定ポリエステルの重量平均分子量(Mw)は、5000以上100000以下が望ましく、10000以上50000以下がより望ましい。非晶性特定ポリエステルの数平均分子量(Mn)は、2000以上10000以下が望ましい。非晶性特定ポリエステルの分子量分布Mw/Mnは、1.5以上100以下が望ましく、2以上20以下がより望ましい。
非晶性特定ポリエステルの重量平均分子量及び数平均分子量が上記範囲内であると、トナーの低温定着性、耐ホットオフセット性、画像形成後の記録媒体の保存性に優れる。
非晶性特定ポリエステルの分子量は、テトラヒドロフラン(THF)可溶分をゲルパーミュエーションクロマトグラフィ(GPC)により測定する。
非晶性特定ポリエステルの酸価は、トナーの帯電性の観点から、1mgKOH/g以上50mgKOH/g以下が望ましく、3mgKOH/g以上30mgKOH/g以下がより望ましい。
[結晶性ポリエステル]
本実施形態において、低温定着性を向上させるために、結着樹脂に結晶性樹脂を用いてもよく、特に結晶性ポリエステルが好適である。
結晶性樹脂における「結晶性」とは、示差走査熱量測定(DSC)において、階段状の吸熱量変化ではなく、明確な吸熱ピークを有することを指し、具体的には、昇温速度10℃/分で測定した際の吸熱ピークの半値幅が6℃以内であることを意味する。一方、吸熱ピークの半値幅が6℃を超える樹脂や、明確な吸熱ピークが認められない樹脂は、非晶性樹脂を意味する。
結晶性ポリエステルは、例えば、多価カルボン酸類と多価アルコール類とから合成される。
結晶性ポリエステルの合成に用いられる多価カルボン酸類としては、例えば、シュウ酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、スペリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、1,9−ノナンジカルボン酸、1,10−デカンジカルボン酸、1,12−ドデカンジカルボン酸、1,14−テトラデカンジカルボン酸、1,18−オクタデカンジカルボン酸等の脂肪族ジカルボン酸類;フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレン−2,6−ジカルボン酸、マロン酸、メサコニン酸等の二塩基酸等の芳香族ジカルボン酸類;これらの無水物やこれらの低級アルキルエステル;が挙げられる。これらは1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
3価以上のカルボン酸としては、例えば、1,2,3−ベンゼントリカルボン酸、1,2,4−ベンゼントリカルボン酸、1,2,4−ナフタレントリカルボン酸等の芳香族カルボン酸類、及びこれらの無水物やこれらの低級アルキルエステルなどが挙げられる。
また、脂肪族ジカルボン酸類や芳香族ジカルボン酸類に加えて、スルホン酸基を持つジカルボン酸類を用いてもよい。
結晶性ポリエステルの合成に用いられる多価アルコール類としては、ポリエステル樹脂の結晶性とトナーの低温定着性の観点から、脂肪族ジオールが望ましく、主鎖部分の炭素数が7以上20以下である直鎖型脂肪族ジオールがより望ましく、主鎖部分の炭素数が7以上14以下である直鎖型脂肪族ジオールが更に望ましい。
脂肪族ジオールとしては、具体的には、例えば、エチレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,7−ヘプタンジオール、1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオール、1,11−ウンデカンジオール、1,12−ドデカンジオール、1,13−トリデカンジオール、1,14−テトラデカンジオール、1,18−オクタデカンジオール、1,14−エイコサンデカンジオールなどが挙げられる。これらのうち、入手容易性を考慮すると1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオールが望ましい。これらは1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
結晶性ポリエステルの合成に用いられる3価以上のアルコール類としては、例えば、グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトールなどが挙げられる。これらは1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
結晶性ポリエステルを構成する多価アルコール類に占める脂肪族ジオールの含有量は、ポリエステル樹脂の結晶性とトナーの低温定着性の観点から、80モル%以上が望ましく、90モル%以上がより望ましい。
結晶性ポリエステルを構成する重合性単量体としては、結晶構造を容易に形成するため、芳香族成分を有する重合性単量体よりも直鎖状脂肪族成分を有する重合性単量体が望ましい。さらに結晶性を損なわないために、重合性単量体の種類ごとの構成割合は、各々30モル%以上が望ましい。
結晶性ポリエステルの合成は、常法に従って行えばよく、重合温度を180℃以上230℃以下として行うことができ、例えば、反応系内を減圧にし、縮合の際に発生する水やアルコールを除去しながら反応させてもよい。
結晶性ポリエステルの作製の際に使用される触媒としては、例えば、ナトリウム、リチウム等のアルカリ金属化合物;マグネシウム、カルシウム等のアルカリ土類金属化合物;亜鉛、マンガン、アンチモン、チタン、スズ、ジルコニウム、ゲルマニウム等の金属化合物;亜リン酸化合物;リン酸化合物;及びアミン化合物等が挙げられる。
結晶性ポリエステルの融点は、トナーの保管安定性、ブロッキング耐性、低温定着性の点で、50℃以上130℃以下が望ましく、60℃以上90℃以下がより望ましい。
結晶性ポリエステルの融点は、示差走査熱量測定(DSC)により得られた吸熱ピークのピーク温度として求める。なお、結晶性樹脂は、複数の吸熱ピークを示す場合があるが、本実施形態においては最大のピークを融点とみなす。
結晶性ポリエステルの重量平均分子量(Mw)は、5000以上100000以下が望ましく、10000以上50000以下がより望ましい。結晶性ポリエステルの数平均分子量(Mn)は、2000以上10000以下が望ましい。結晶性ポリエステルの分子量分布(Mw/Mn)は、1.5以上100以下が望ましく、2以上20以下がより望ましい。
結晶性ポリエステルの重量平均分子量及び数平均分子量が上記範囲内であると、トナーの低温定着性と、画像形成後の記録媒体の保存性に優れる。
結晶性ポリエステルの分子量は、テトラヒドロフラン(THF)可溶分をゲルパーミュエーションクロマトグラフィ(GPC)により測定する。
(離型剤)
トナー粒子は、離型剤を含有する。
離型剤としては、例えば、モンタンワックス、オゾケライト、セレシン、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、フィッシャートロプシュワックス等の鉱物ワックス;石油系ワックス、天然ガス系ワックス及びそれらの変性物;ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン等の低分子量ポリオレフィン類;加熱により軟化点を示すシリコーン樹脂;オレイン酸アミド、エルカ酸アミド、リシノール酸アミド、ステアリン酸アミド等の脂肪酸アミド類;カルナウバワックス、ライスワックス、キャンデリラワックス、木ロウ、ホホバ油等の植物ワックス;ミツロウ等の動物ワックス;等が挙げられる。これらは、1種を使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
また改質助剤成分として、炭素数10以上18以下の高級アルコールやその混合物、炭素数16以上22以下の高級脂肪酸モノグリセライドやその混合物が挙げられる。
離型剤の溶融温度(℃)は、50℃以上100℃以下が望ましく、60℃以上95℃以下がより望ましい。
トナー粒子の固形分総質量に占める離型剤の割合は、剥離性とトナーの流動性とから、1質量%以上20質量%以下が望ましく、5質量%以上15質量%以下がより望ましい。
トナー粒子に含まれる離型剤とロジンとの質量比(離型剤/ロジン)は、5以上50以下が望ましい。前記質量比が上記範囲であると、ロジンの作用による離型剤のトナー像表面へのしみ出しが起こり易く、コールドオフセットが発生しない最低温度を下げられると考えられる。
前記質量比は、10以上30以下がより望ましく、10以上20以下が更に望ましい。
(着色剤)
トナー粒子は、着色剤を含有してもよい。着色剤としては、染料であっても顔料であってもかまわないが、耐光性や耐水性の観点から顔料が望ましい。表面処理された着色剤を使用したり、顔料分散剤を使用したりしてもよい。
顔料としては、従来公知の顔料を特に制限なく用いてよい。
黒色顔料としては、カーボンブラック、酸化銅、二酸化マンガン、アニリンブラック、活性炭、非磁性フェライト、マグネタイト等が挙げられる。
黄色顔料としては、例えば、黄鉛、亜鉛黄、黄色酸化鉄、カドミウムイエロー、クロムイエロー、ハンザイエロー、ハンザイエロー10G、ベンジジンイエローG、ベンジジンイエローGR、スレンイエロー、パーメネントイエローNCG等が挙げられる。具体的には、C.I.ピグメント・イエロー74、C.I.ピグメント・イエロー180、C.I.ピグメント・イエロー93等が挙げられる。
橙色顔料としては、赤色黄鉛、モリブデンオレンジ、パーマネントオレンジGTR、ピラゾロンオレンジ、バルカンオレンジ、ベンジジンオレンジGG、インダスレンブリリアントオレンジRK、インダスレンブリリアントオレンGK等が挙げられる。
赤色顔料としては、ベンガラ、カドミウムレッド、鉛丹、硫化水銀、ウオッチヤングレッド、パーマネントレッド4R、リソールレッド、ブリリアンカーミン3B、ブリリアンカーミン6B、デュポンオイルレッド、ピラゾロンレッド、ローダミンBレーキ、レーキレッドC、エオキシンレッド、アリザリンレーキ等が挙げられる。
紫色顔料としては、マンガン紫、ファストバイオレットB、メチルバイオレットレーキ等が挙げられる。
青色顔料としては、紺青、コバルトブルー、アルカリブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、ファストスカイブルー、インダスレンブルーBC、アニリンブルー、ウルトラマリンブルー、カルコオイルブルー、メチレンブルークロライド、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン、マラカイトグリーンオクサレレート等が挙げられる。
緑色顔料としては、酸化クロム、クロムグリーン、ピグメントグリーン、マラカイトグリーンレーキ、ファイナルイエローグリーンG等が挙げられる。
白色顔料としては、亜鉛華、酸化チタン、アンチモン白、硫化亜鉛等が挙げられる。
体質顔料としては、バライト粉、炭酸バリウム、クレー、シリカ、ホワイトカーボン、タルク、アルミナホワイト等が挙げられる。
染料としては、例えば、ニグロシン、メチレンブルー、ローズベンガル、キノリンイエロー等が挙げられる。
着色剤は1種を使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
着色剤の種類を選択することにより、イエロートナー、マゼンタトナー、シアントナー、ブラックトナー等を得る。
トナー中の着色剤の含有量としては、結着樹脂100質量部に対して、1質量部以上20質量部以下が望ましい。ただし、黒色着色剤として磁性体を用いる場合は、結着樹脂100質量部に対して、30質量部以上100質量部以下としてもよい。
(その他の成分)
トナー粒子は、上記成分以外に、内添剤、帯電制御剤を含有してもよい。
内添剤としては、例えば、フェライト、マグネタイト、還元鉄、コバルト、ニッケル、マンガン等の金属、合金、又はこれら金属を含む化合物等の磁性体等が挙げられる。
帯電制御剤としては、例えば、4級アンモニウム塩化合物、ニグロシン系化合物、アルミ、鉄、クロム等の錯体からなる染料、トリフェニルメタン系顔料等が挙げられる。
その他の成分の含有量の総量は、例えば0.01質量%以上5質量%以下が望ましく、0.5質量%以上2質量%以下がより望ましい。
(外添剤)
トナーは、無機粒子(無機粉体)、有機粒子等の種々の成分を外添剤として含有してもよい。これらは、例えば、研磨剤、滑剤、流動助剤、クリーニング助剤として用いられる。
外添剤としては、特に制限はなく、無機粒子や有機粒子等の公知の外添剤を用いてよい。例えば、シリカ、チタニア、アルミナ、酸化セリウム、チタン酸ストロンチウム、炭酸カルシウム、炭酸マグウネシウム、リン酸カルシウム等の無機粒子;エチレンビスステアリル酸アミド、オレイン酸アミド等の脂肪酸アミド;ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム等の脂肪酸金属塩;ビニル系樹脂粒子、ポリエステル樹脂粒子、シリコーン樹脂粒子、フッ素含有樹脂粒子、シリカ含有樹脂粒子、窒素含有樹脂粒子等の有機樹脂粒子;挙げられる。
外添剤は、目的に応じて表面処理を施してもよく、例えばシランカップリング剤、チタネート系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤、シリコーンオイル等で疎水化処理したものが望ましく用いられる。
〔トナーの特性〕
トナーの体積平均粒径D50vは、3μm以上9μm以下が望ましく、3μm以上8μm以下がより望ましく、4μm以上7μm以下が更に望ましく、5μm以上7μm以下が特に望ましい。
体積平均粒径D50vが3μm以上であると、トナーの流動性がよく、各トナー粒子の帯電性が良好である。また、体積平均粒径D50vが3μm以上であると、クリーニング性が良好である。
体積平均粒径D50vが9μm以下であると、画像の解像度が良好であり、近年の高画質要求が満たされる。
トナーの体積平均粒度分布指標GSDvは、1.0以上1.3以下が望ましく、1.1以上1.3以下がより望ましく、1.15以上1.24以下が更に望ましい。
GSDvが上記範囲であると、粗大粒子及び微粉粒子の存在が少なく、トナー同士の凝集が抑制され、帯電不良や転写不良を引き起こしにくい。またGSDvが1.3以下であると、画像の解像性がよく、GSDvが1.0以上であると、製造性がよい。
体積平均粒径D50v及び体積平均粒度分布指標GSDvは、以下の方法で求める。
まず、トナーの粒度分布をコールターマルチサイザー−II型(コールター社製)を用いて、100μmのアパーチャ径で測定する。測定は、トナーを電解質水溶液(アイソトン水溶液)に分散させ、超音波により30秒以上分散させた後に行う。
そして、粒度分布を基にして、分割された粒度範囲(チャネル)に対して小径側から体積の累積分布を描き、累積16%となる粒子径を体積D16v、累積50%となる粒子径を体積D50v、累積84%となる粒子径を体積D84vと定義する。これらを用いて、体積平均粒度分布指標(GSDv)は(D84v/D16v)1/2として算出される。
トナーの形状係数SF1は、110以上160以下が望ましく、125以上145以下がより望ましく、120以上130以下が更に望ましい。
SF1が110以上であると、転写後のクリーニング不良が発生し難く、結果として画像欠陥が発生し難い。
SF1が160以下であると、現像器内でキャリアと衝突してもトナー破壊による微粉の増加や離型剤の露出が起こり難く、微粉に起因するかぶりの発生や、離型剤による像保持体表面等の汚染が起こり難い。
形状係数SF1は、下記式により求められる。
SF1=(ML/A)×(π/4)×100
上記式中、トナーの絶対最大長(μm)を表し、Aはトナーの投影面積(μm)を表す。
具体的には、形状係数SF1は、トナーの光学顕微鏡画像または走査型電子顕微鏡画像を、画像解析装置を用いて解析することによって数値化され、例えば、以下のようにして算出される。即ち、スライドガラス表面に散布したトナーの顕微鏡像を、ビデオカメラを通じてルーゼックス画像解析装置(ニレコ社製FT)に取り込み、50個のトナーの最大長(ML)と投影面積(A)を測定し、個々のトナーについて上記式によってSF1を算出し、トナー50個の平均値を算出し形状係数SF1を得る。
〔トナーの製造方法〕
トナーの製造方法は特に限定されない。例えば、混練粉砕法等の乾式法、凝集合一法や懸濁重合法等の湿式法等によってトナー粒子を作製し、例えばトナー粒子に外添剤を外添してトナーを作製する。トナーの形状制御のし易さや、トナーの小径化及び粒度分布の狭小化を考慮すると、凝集合一法や懸濁重合法が望ましく、コアシェル構造を有するトナー粒子の作製が容易である点で、凝集合一法がより望ましい。凝集合一法により作製されたトナー粒子で構成されたトナーを含む現像剤は、凝集しにくく保管安定性に優れる。
以下、混練粉砕法と凝集合一法によるトナー粒子の作製方法について説明する。
(混練粉砕法)
混練粉砕法は、結着樹脂、離型剤及びロジンを含むトナー形成材料を混錬して混錬物を得た後、前記混錬物を粉砕してトナー粒子を作製する方法である。
混練粉砕法は、より詳細には、結着樹脂、離型剤及びロジンを含むトナー形成材料を混錬する混錬工程と、前記混錬物を粉砕する粉砕工程とに分けられる。混練粉砕法は、混錬工程で形成された混錬物を冷却する冷却工程や、その他の工程を有してもよい。
[混錬工程]
混錬工程は、結着樹脂、離型剤及びロジンを含むトナー形成材料を混錬する。
混錬工程においては、トナー形成材料100質量部に対し、0.5質量部以上5質量部以下の水系媒体(例えば、蒸留水やイオン交換水等の水、アルコール類等)を添加することが望ましい。
混錬工程に用いられる混錬機としては、例えば、1軸押出し機、2軸押出し機等が挙げられる。
[冷却工程]
冷却工程は、混錬工程で形成された混錬物を冷却する工程である。冷却工程では、混錬工程終了の際における混錬物の温度から4℃/秒以上の平均降温速度で40℃以下まで冷却することが望ましい。上記平均降温速度で冷却すると、混錬工程終了直後の分散状態がそのまま保たれるため望ましい。なお上記平均降温速度とは、混錬工程終了の際における混錬物の温度から40℃まで降温させる速度の平均値をいう。
冷却工程における冷却方法としては、具体的には、例えば、冷水又はブラインを循環させた圧延ロール及び挟み込み式冷却ベルト等を用いる方法が挙げられる。なお、前記方法により冷却を行う場合、その冷却速度は、圧延ロールの速度、ブラインの流量、混錬物の供給量、混錬物の圧延時のスラブ厚等で決定される。スラブ厚は、1mm以上3mm以下であることが望ましい。
[粉砕工程]
冷却工程により冷却された混錬物は、粉砕工程により粉砕され、粒子が形成される。粉砕工程では、例えば、機械式粉砕機、ジェット式粉砕機等が使用される。
[分級工程]
粉砕工程により得られた粒子は、目的とする範囲の体積平均粒径のトナー粒子を得るため、分級工程により分級を行ってもよい。分級工程においては、従来から使用されている遠心式分級機、慣性式分級機等が使用され、微粉(目的とする範囲の粒径よりも小さい粒子)及び粗粉(目的とする範囲の粒径よりも大きい粒子)が除去される。
[外添工程]
得られたトナー粒子は、帯電調整、流動性付与、電荷交換性付与等を目的として、既述の外添剤を添加付着してもよい。これらは、例えばV型ブレンダーやヘンシェルミキサー、レディゲミキサー等によって行われ、段階を分けて付着される。
外添剤の添加量は、トナー粒子100質量部に対して、0.1質量部以上5質量部以下が望ましく、0.3質量部以上2質量部以下がより望ましい。
[篩分工程]
外添工程の後に、篩分工程を設けてもよい。篩分方法としては、具体的には、例えば、ジャイロシフター、振動篩分機、風力篩分機等が挙げられる。篩分することにより、外添剤の粗粉等が取り除かれ、感光体上の筋の発生、装置内のぼた汚れなどが抑制される。
(凝集合一法)
凝集合一法は、結着樹脂、離型剤及びロジンが分散した分散液に凝集剤を加え、前記結着樹脂、前記離型剤及び前記ロジンを含有する凝集粒子を形成する凝集粒子形成工程と、前記凝集粒子が分散した分散液を加熱し、前記凝集粒子を融合し合一して融合粒子を形成する融合合一工程と、を含む。
より詳細には、例えば、
トナー粒子を構成する各材料がそれぞれ分散媒に分散した分散液(樹脂粒子分散液、離型剤分散液等)を準備する工程(分散液準備工程)と、
上記の各分散液を混合し混合分散液を得た後、この分散液に凝集剤を加え、トナー粒子を構成する各材料を含む凝集粒子を形成する工程(凝集工程)と、
前記凝集粒子が分散した凝集粒子分散液を加熱し、前記凝集粒子を融合し合一して融合粒子を形成する工程(融合合一工程)と、を含む。
以下、各工程の詳細について説明する。以下の説明では、着色剤を含むトナー粒子を得る方法について説明するが、着色剤は含まなくてもよい。無論、その他添加剤を用いてもよい。
[分散液準備工程]
分散液準備工程では、トナー粒子を構成する主要な材料をそれぞれ分散媒に分散させた乳化分散液を調製する。以下、樹脂粒子分散液、離型剤分散液、着色剤分散液等について説明する。
−樹脂粒子分散液−
樹脂粒子分散液は、分散媒と樹脂とを混合した溶液に、例えば、分散機により剪断力を与えることにより調製される。その際、加熱して樹脂の粘性を下げて粒子を形成してもよい。分散した樹脂粒子の安定化のため、分散剤を使用してもよい。
樹脂粒子分散液やその他の分散液に用いられる分散媒としては、水系媒体であってもよい。水系媒体としては、例えば、水、アルコール類などが挙げられる。
樹脂が油性であって、水への溶解度の比較的低い溶剤に溶解するのであれば、樹脂をそれらの溶剤に解かしてから水中に分散剤や高分子電解質と共に分散し、その後加熱又は減圧して溶剤を蒸散してもよい。
分散剤としては、例えば、ポリビニルアルコール、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリメタクリル酸ナトリウム等の水溶性高分子;ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、オクタデシル硫酸ナトリウム、オレイン酸ナトリウム、ラウリル酸ナトリウム、ステアリン酸カリウム等のアニオン性界面活性剤;ラウリルアミンアセテート、ステアリルアミンアセテート、ラウリルトリメチルアンモニウムクロライド等のカチオン性界面活性剤;ラウリルジメチルアミンオキサイド等の両性イオン性界面活性剤;ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアミン等のノニオン性界面活性剤;リン酸三カルシウム、水酸化アルミニウム、硫酸カルシウム、炭酸カルシウム、炭酸バリウム等の無機塩;等が挙げられる。
樹脂粒子分散液の作製に用いる分散機としては、例えば、ホモジナイザー、ホモミキサー、加圧ニーダー、エクストルーダー、メディア分散機等が挙げられる。
樹脂粒子の体積平均粒径は、1μm以下が望ましく、0.01μm以上1μm以下がより望ましく、50nm以上400nm以下が更に望ましく、70nm以上350nm以下が特に望ましい。
樹脂粒子の体積平均粒径が上記範囲内であると、最終的に得られるトナーの粒径分布が広くなり過ぎず、遊離粒子が発生し難く、性能や信頼性に優れる。また、トナー間の組成偏在が少なく、性能や信頼性のバラツキが小さい。
樹脂粒子等、分散液中に含まれる粒子の体積平均粒径は、レーザー回析式粒度分布測定装置(堀場製作所製LA−700)で測定される。
−ロジン分散液−
ロジン分散液は、分散媒とロジンとを混合した溶液に、例えば、分散機により剪断力を与えることにより調製される。分散媒や、分散に用いる界面活性剤及び分散剤としては、結着樹脂を分散させる際に用い得るものと同様のものを用いてもよい。ロジン粒子の体積平均粒径は、1μm以下が望ましい。
ロジンは、樹脂粒子分散液に分散させてもよい。
−離型剤分散液−
離型剤分散液は、水中に離型剤を、イオン性界面活性剤や高分子酸や高分子塩基などの高分子電解質と共に分散処理し、離型剤の溶融温度以上の温度に加熱し、ホモジナイザーや圧力吐出型分散機を用いて強い剪断力を印加することにより調製される。これにより、体積平均粒径が1μm以下(望ましくは0.1μm以上0.5μm以下)の離型剤粒子を分散媒に分散させる。離型剤分散液における分散媒としては、樹脂の分散に用いる分散媒と同様のものを用いてもよい。
分散処理の際、無機化合物を分散液に添加してもよい。無機化合物としては、例えば、ポリ塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム、高塩基性ポリ塩化アルミニウム(PAC)、ポリ水酸化アルミニウム、塩化アルミニウム等が挙げられる。
−着色剤分散液−
着色剤分散液を調製する際の分散方法としては、例えば回転剪断型ホモジナイザーや、メディアを有するボールミル、サンドミル、ダイノミルなどの一般的な分散方法を使用してもよい。界面活性剤を使用して着色剤の水分散液を調製したり、分散剤を使用して着色剤の有機溶剤分散液を調製したりしてもよい。分散に用いる界面活性剤や分散剤としては、結着樹脂を分散させる際に用い得る分散剤と同様のものを用いてもよい。
着色剤分散液に含まれる着色剤の含有量は通常、5質量%以上50質量%以下であってもよく、10質量%以上40質量%以下であってもよい。含有量が前記範囲内であると、着色剤粒子の粒度分布が広がり難い。
着色剤分散液に含まれる粒子の体積平均粒径(メジアン径)は、2μm以下であってよく、0.2μm以上1.5μm以下であってもよく、0.3μm以上1μm以下であってもよい。
離型剤、その他の内添剤は、樹脂粒子分散液に分散させてもよい。
[凝集工程]
凝集工程では、結着樹脂、離型剤及びロジンが分散した分散液に凝集剤を加え、結着樹脂、離型剤及びロジンを含有する凝集粒子を形成する。
本工程は、例えば、樹脂粒子分散液に、ロジン分散液、離型剤分散液、着色剤分散液、及び、その他の分散液を混合して得られた混合分散液に対して、凝集剤を添加して通常は加熱し、混合分散液中の粒子を凝集させ凝集粒子を形成する工程としてもよい。
凝集粒子の形成は、例えば、混合分散液を回転剪断型ホモジナイザーで攪拌下、室温で凝集剤を添加し、混合分散液のpHを酸性に調整した後、混合分散液を加熱し、混合分散液に分散された粒子を凝集させることにより行われる。
混合分散液の加熱は、樹脂粒子が結晶性ポリエステル等の結晶性樹脂である場合には、例えば、結晶性樹脂の溶融温度付近(±20℃)の温度で且つ溶融温度以下の温度まで加熱する。
加熱による粒子の急凝集を抑えるために、室温で攪拌混合している段階でpH調整を行ない、分散安定剤を添加してもよい。
なお、本実施形態において「室温」とは25℃をいう。
凝集工程に用いられる凝集剤は、原料分散液に添加される分散剤として用いる界面活性剤と逆極性の界面活性剤、すなわち無機金属塩や2価以上の金属錯体が好適に用いられる。特に、金属錯体を用いた場合には界面活性剤の使用量を低減でき、帯電特性が向上する。
凝集剤として用い得る無機金属塩としては、例えば、塩化カルシウム、硝酸カルシウム、塩化バリウム、塩化マグネシウム、塩化亜鉛、塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム等の金属塩;ポリ塩化アルミニウム、ポリ水酸化アルミニウム、多硫化カルシウム等の無機金属塩重合体;が挙げられる。中でも、アルミニウム塩及びその重合体が好適である。より狭い粒度分布を得るためには、無機金属塩の価数が1価より2価、2価より3価、3価より4価の方が、また、同じ価数であっても重合タイプの無機金属塩重合体の方が適している。
[付着工程]
凝集工程を経た後には、付着工程を実施してもよい。付着工程では、上記した凝集工程を経て形成された凝集粒子の表面に、樹脂粒子を付着させることによりシェル層(被覆層)を形成し得る。これにより、いわゆるコア粒子とこのコア粒子を被覆するシェル層とを含むコアシェル構造を有するトナーを得る。
シェル層の形成は、凝集工程において凝集粒子(コア粒子)を形成した分散液中に、通常、結着樹脂粒子を含む分散液を追添加することにより行う。なお、付着工程で利用する結着樹脂は、凝集工程で使用するものと同じであっても異なっていてもよい。
一般的にコアシェル構造は、離型剤と共に結晶性樹脂が含まれるコア粒子を、非晶性樹脂のシェル層で覆い、コア粒子に含まれる離型剤や結晶性樹脂のトナー表面への露出を抑制することを主たる目的とする。また、コア粒子単体ではトナー粒子の強度が不十分な場合、強度を補うことを目的とする。
[融合合一工程]
融合合一工程では、例えば、凝集粒子を含む懸濁液のpHを6.5以上8.5以下の範囲にすることにより凝集の進行を停止させた後、加熱を行うことにより凝集粒子を融合させ合一させる。この際、樹脂のガラス転移温度以上の温度で加熱を行うことにより凝集粒子を融合させてもよい。
融合合一工程における加熱の際に、又は融合合一が終了した後に、樹脂の架橋反応を行ってもよい。架橋反応を行う場合には、トナーの作製に際して、架橋剤や重合開始剤を用いる。重合開始剤は、原料分散液を作製する段階で予め分散液に混合しておいてもよいし、凝集工程で凝集粒子に取り込ませてもよいし、融合合一工程中または融合合一工程後に粒子に取り込ませてもよい。凝集工程中、付着工程中、融合合一工程中、又は融合工程後に導入する場合は、重合開始剤を溶解又は乳化した液を分散液に加える。これらの重合開始剤には、重合度を制御する目的で、公知の架橋剤、連鎖移動剤、重合禁止剤等を添加してもよい。
[洗浄、固液分離工程、乾燥工程]
融合合一工程を終了した後、例えば、洗浄工程、固液分離工程、乾燥工程を経てトナー粒子を得る。
洗浄工程は、帯電性を考慮すると、イオン交換水で置換洗浄することが望ましい。
固液分離工程は、生産性の点から、吸引濾過、加圧濾過等が好適である。
乾燥工程は、生産性の点から、凍結乾燥、フラッシュジェット乾燥、流動乾燥、振動型流動乾燥等が好適である。
[分級工程、外添工程、篩分工程]
得られたトナー粒子は、目的とする範囲の体積平均粒径のトナー粒子を得るため、分級工程により分級を行ってもよい。また、分級工程後に、トナー粒子に外添剤を添加し付着させる外添工程や、外添剤の粗粉等を取り除く篩分工程を行ってもよい。分級工程、外添工程、篩分工程の詳細は、混練粉砕法における工程と同じであってよい。
〔キャリア〕
二成分現像剤に使用し得るキャリアは、特に制限はなく、公知のキャリアでよい。例えば、酸化鉄、ニッケル、コバルト等の磁性金属;フェライト、マグネタイト等の磁性酸化物;磁性金属や磁性酸化物を芯材として、芯材表面に樹脂被覆層を有する樹脂被覆キャリア;マトリックス樹脂に導電性粒子などが分散された樹脂分散型キャリア;等が挙げられる。
中でも、芯材表面に樹脂被覆層を有し、樹脂被覆層に導電性粒子が分散している樹脂被覆キャリアが望ましく、樹脂被覆層に更に樹脂粒子が分散している樹脂被覆キャリアも望ましい。
キャリアを構成する被覆樹脂やマトリックス樹脂の種類に、特に制限はない。例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂;ポリスチレン、アクリル樹脂、ポリアクリロニトリル、ポリビニルアセテート、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリ塩化ビニル、ポリビニルカルバゾール、ポリビニルエーテル及びポリビニルケトン等のポリビニル系樹脂及びポリビニリデン系樹脂;塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体;スチレン−アクリル酸共重合体;オルガノシロキサン結合からなるストレートシリコーン樹脂又はその変性品;ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリクロロトリフルオロエチレン等のフッ素系樹脂;シリコーン樹脂;ポリエステル;ポリウレタン;ポリカーボネート;フェノール樹脂;尿素−ホルムアルデヒド樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ユリア樹脂、ポリアミド樹脂等のアミノ樹脂;エポキシ樹脂;等が挙げられる。これらは、1種を使用してもよく、2種以上を併用してもよい。トナーや外添剤によるキャリア汚染を抑制する観点で、フッ素系樹脂及びシリコーン樹脂の少なくとも1種を用いることが望ましい。
キャリアの芯材としては、例えば、鉄、ニッケル、コバルト等の磁性金属;磁性金属とマンガン、クロム、希土類等との合金;フェライト、マグネタイト等の磁性酸化物;ガラスビーズ;等が挙げられる。中でも、フェライト、特にマンガン、リチウム、ストロンチウム、マグネシウム等を含むフェライトが望ましい。
キャリアの芯材の体積平均粒径は、例えば10μm以上500μm以下であり、望ましくは30μm以上100μm以下である。
導電性粒子としては、金、銀、銅等の金属粒子;カーボンブラック粒子;酸化チタン、酸化亜鉛等の半導電性酸化物粒子;酸化チタン、酸化亜鉛、硫酸バリウム、ホウ酸アルミニウム、チタン酸カリウム粉末等の表面を酸化スズ、カーボンブラック、金属等で覆った粒子;等が挙げられる。これらは、1種を使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
上記の中でも、製造安定性、導電性等の観点で、カーボンブラック粒子が望ましい。カーボンブラック粒子を構成するカーボンブラックの種類に特に制限はないが、DBP吸油量が50ml/100g乃至250ml/100gであるカーボンブラックが製造安定性に優れており望ましい。
樹脂被覆層に分散して含有される樹脂粒子としては、例えば、熱可塑性樹脂粒子、熱硬化性樹脂粒子等が挙げられる。これらの中でも、硬度を上げることが容易な観点からは、熱硬化性樹脂が望ましく、トナーに負帯電性を付与する観点からは、含窒素樹脂からなる樹脂粒子が望ましい。樹脂粒子は1種を使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
樹脂粒子の平均粒径は、樹脂被覆層における分散性と該層からの脱落し難さの観点で、0.1μm乃至2μmが望ましく、0.2μm以上1μm以下がより望ましい。
芯材の表面を樹脂で被覆する方法としては、被覆樹脂、導電性粒子、及び樹脂粒子を適当な溶剤に溶解した被覆層形成用溶液を用いて被覆する方法が挙げられる。
具体的には、芯材を被覆層形成用溶液中に浸漬する浸漬法、被覆層形成用溶液を芯材表面に噴霧するスプレー法、芯材を流動エアーにより浮遊させた状態で被覆層形成用溶液を噴霧する流動床法、ニーダーコーター中で芯材と被覆層形成用溶液とを混合し溶剤を除去するニーダーコーター法等が挙げられる。
被覆層形成用溶液の溶剤は、特に限定されるものではなく、使用する被覆樹脂の種類や、塗布適性等を勘案して選択すればよい。例えば、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類;アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類;テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル類;等が挙げられる。
二成分現像剤におけるトナーとキャリアとの混合比(質量比)は、トナー:キャリア=1:100乃至30:100の範囲が望ましく、3:100乃至20:100の範囲がより望ましい。
<画像形成装置、画像形成方法>
本実施形態の画像形成装置及び画像形成方法について、図面を参照しつつ、説明する。
図1は、本実施形態の画像形成装置の一例を示す概略構成図である。
図1に示す画像形成装置200は、感光体202(像保持体の一例)、帯電装置204、レーザー露光装置206(静電荷像形成装置の一例)、ミラー208、現像装置210、中間転写体212、転写ロール214(転写装置の一例)、クリーニング装置216、除電装置218、定着装置100、及び給紙装置(給紙ユニット220、給紙ローラ222、レジストローラ224、及び記録媒体ガイド226)を備える。
まず、画像形成装置200が備える定着装置100と、定着装置100が実施する工程について説明する。
定着装置100は、例えば図2に示すごとく構成される。
図2に示す定着装置100は、定着ベルト10(ベルト部材の一例)と、加圧ロール20(回転部材の一例)と、電磁誘導装置40とを備えた、電磁誘導発熱方式の定着装置である。
定着ベルト10は、例えば図3に示すごとく構成される。
図3に示す定着ベルト10は、基材層11と、基材層11の外周面上に配置された発熱層12と、発熱層12の外周面上に配置された弾性層13と、弾性層13の外周面上に配置された離型層14と、を有する。なお、基材層と発熱層とは別々の層ではなく、1つの層(発熱層を兼ねる基材層)としてもよい。
基材層11は、例えば、樹脂を主成分として構成される。樹脂としては、耐熱性を有することが望ましく、例えば、ポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド、芳香族ポリアミド、フッ素樹脂、サーモトロピック液晶ポリマー、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルサルフォン、ポリエーテルケトン、ポリサルフォン等が挙げられる。これらの中でも、ポリイミドが好適である。基材層11は、金属酸化物、グラファイト、伝熱性セラミックス等のフィラーを含んでいてもよい。
発熱層12は、例えば、磁界によって渦電流が発生することに起因して発熱する層であり、電磁誘導作用を生ずる金属で構成される。
電磁誘導作用を生ずる金属としては、例えば、単一金属(ニッケル、鉄、銅、金、銀、アルミニウム、クロム、錫、亜鉛等)、合金(スチール等)が挙げられる。これらの中でも、銅、ニッケル、アルミニウム、鉄、クロムが適しており、特に、銅または銅を主成分とする合金が望ましい。
発熱層12の厚さは、その材質によって適切な厚さは異なるが、例えば銅で構成する場合には、3μm以上50μm以下が望ましく、5μm以上20μm以下がより望ましい。
定着ベルト10は、保護層(不図示)を備えてもよい。保護層は、発熱層の割れや酸化劣化等を抑制し、発熱特性を維持するために、発熱層の外周面上に設ける層である。保護層は、例えば、耐久性及び耐酸化性が高い耐酸化金属層で構成する。具体的には、例えば、薄膜での加工性も考慮し、電解めっき層がよく、中でも、強度が高い金属層である電解ニッケルめっき層がよい。
弾性層13は、例えば、シリコーンゴムやフッ素ゴム等の耐熱性のゴムを主成分として構成される。弾性層13は、金属酸化物、グラファイト、伝熱性セラミックス等のフィラーを含有していてよい。
離型層14は、トナー等の被定着材が定着ベルト10に固着することを抑制する。
離型層14は、例えば、フッ素系化合物を主成分として構成される。フッ素系化合物としては、例えば、フッ素ゴム、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、四フッ化エチレン六フッ化プロピレン共重合体(FEP)等のフッ素樹脂が挙げられる。
加圧ロール20は、定着ベルト10の外周面に接触して配置され、定着ベルト10と加圧ロール20との間に接触領域(ニップ)が形成される。
加圧ロール20は、基材層21と、弾性層22と、離型層23とを有する。基材層21は、例えば、樹脂を主成分として含む層である。弾性層22は、例えばシリコーンゴム等の弾性体の層である。離型層23は、例えばフッ素樹脂を主成分として含む層である。
定着ベルト10の内側には、加圧ロール20と対向する位置に対向部材30が配置されている。対向部材30は、定着ベルト10の内周面に接して局所的に圧力を高めるパッド32と、パッド32を支持する支持体31を有している。パッド32は、例えば、金属、耐熱樹脂、耐熱ゴム等からなる部材である。
電磁誘導装置40は、定着ベルト10を挟んで加圧ロール20と対向する位置に配置され、定着ベルト10の発熱層12を電磁誘導によって発熱させる。
電磁誘導装置40は、電磁誘導コイル(励磁コイル)41を内蔵する。電磁誘導装置40は、電磁誘導コイル41に交流電流を印加し磁場を発生させ、この磁場を励磁回路で変化させ、定着ベルト10の発熱層12に渦電流を発生させる。この渦電流が発熱層12の電気抵抗によって熱(ジュール熱)に変換され、定着ベルト10の表面が発熱する。
電磁誘導装置40の配置位置は、図2に示す位置に限定されず、例えば、定着ベルト10と加圧ロール20との接触領域に対して回転方向(矢印Bの方向)の上流側に配置されていてもよいし、定着ベルト10の内側に配置されていてもよい。
定着装置100では、駆動装置(不図示)により定着ベルト10の両端に配置されたギア(不図示)に駆動力が伝達され、定着ベルト10が矢印Bの方向に回転し、定着ベルト10の回転に伴って加圧ロール20が矢印Cの方向に回転する。
未定着のトナー像Tが形成された記録媒体Pは、矢印Aの方向に搬送され、定着ベルト10と加圧ロール20との接触領域を通過する。この際に、未定着のトナー像Tは、加熱と加圧を受けて記録媒体Pに定着する。
次に、画像形成装置200が備える各装置と、各装置が実施する工程を順次説明する。
帯電装置204は、感光体202に近接して設けられた非接触型の帯電装置であり、感光体202の表面を帯電させる。
レーザー露光装置206は、画像情報(信号)に応じたレーザー光を、ミラー208を介して、帯電した感光体202の表面に照射し、感光体202の表面に静電荷像(潜像)を形成する。
現像装置210は、各色(例えば、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラック)のトナーをそれぞれ収容した現像器(不図示)を備えている。
現像装置210は、矢印方向に回転しながら感光体202の表面の静電荷像(潜像)にトナーを付与し、感光体202の表面にトナー像を形成する。
中間転写体212は、感光体202の表面に接触して配置されており、例えば、感光体202と中間転写体212との間に印加されたバイアス電圧により、感光体202からトナー像が転写される。
転写ロール214は、中間転写体212の外周面に接触して配置されており、この接触部において、搬送されてきた記録媒体Pにトナー像を転写する。
定着装置100は、前述のとおり、トナー像Tを記録媒体Pに定着させる。
以上の、帯電装置204による帯電工程、レーザー露光装置206による静電荷像形成工程、現像装置210による現像工程、転写ロール214による転写工程、定着装置100による定着工程を順次経て、画像形成装置200によって記録媒体P上に画像が形成される。
クリーニング装置216は、中間転写体212にトナー像を転写した後の感光体202の表面に残留したトナーを除去する。
除電装置218は、クリーニング装置216によって残留トナーが除去された後の感光体202の表面を除電する。
以下、実施例及び比較例を挙げ、本実施形態をより具体的に説明するが、本実施形態は、以下の実施例に限定されるものではない。実施例1〜5は参考例として示す。
<結晶性ポリエステルの合成>
〔合成例1〕
・デカンジカルボン酸 100モル部
・ノナンジオール 100モル部
・ジブチル錫オキサイド(触媒) デカンジカルボン酸とノナンジオールの合計量100質量部に対して0.3質量部
上記の材料を加熱乾燥した三口フラスコに仕込み、減圧操作によりフラスコ内を窒素ガスで不活性雰囲気とし、機械攪拌にて180℃で5時間攪拌還流を行った。その後、減圧下にて230℃まで徐々に昇温し2時間攪拌し、粘稠な状態となったところで空冷し、反応を停止させた。こうして、重量平均分子量21300、数平均分子量6900の結晶性ポリエステル(A)を得た。
結晶性ポリエステル(A)の融点(Tm)を、示差走査熱量計(DSC)を用いて測定したところ、明確な吸熱ピークを示し、吸熱ピーク温度は72.1℃であった。
〔合成例2〕
・セバシン酸ジメチル 100モル部
・1,6−ヘキサンジオール 100モル部
・ジオクタン酸スズ(触媒) セバシン酸ジメチルと1,6−ヘキサンジオールの合計量100質量部に対して0.4質量部
上記の材料を加熱乾燥した三口フラスコに仕込み、減圧操作によりフラスコ内を窒素ガスで不活性雰囲気とし、機械攪拌にて180℃で5時間攪拌還流を行った。その後、減圧下にて230℃まで徐々に昇温し4時間攪拌し、粘稠な状態となったところで空冷し、反応を停止させた。こうして、重量平均分子量22000、数平均分子量6700の結晶性ポリエステル(B)を得た。
結晶性ポリエステル(B)の融点(Tm)を、示差走査熱量計(DSC)を用いて測定したところ、明確な吸熱ピークを示し、吸熱ピーク温度は65.4℃であった。
<非晶性ポリエステルの合成>
〔合成例1〕
・ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物 30モル部
・ビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物 70モル部
・テレフタル酸 80モル部
・フマル酸 20モル部
上記の材料を、攪拌装置、窒素導入管、温度センサー、及び精留塔を備えた容量5リットルのフラスコに仕込み、1時間を要して温度を190℃まで上げ、反応系内がよく攪拌されていることを確認した後、ジステアリン酸スズを材料質量比で1.0質量%投入した。生成する水を留去しながら190℃から6時間を要して240℃まで温度を上げ、240℃でさらに2時間脱水縮合反応を継続した。こうして、ガラス転移温度62℃、酸価12.1mgKOH/g、重量平均分子量18800、数平均分子量4500の非晶性ポリエステル(1)を得た。
〔合成例2〕
・ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物 30モル部
・ビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物 70モル部
・テレフタル酸 45モル部
・フマル酸 40モル部
・ドデセニルコハク酸 15モル部
上記の材料を、攪拌装置、窒素導入管、温度センサー、及び精留塔を備えた容量5リットルのフラスコに仕込み、1時間を要して温度を190℃まで上げ、反応系内がよく攪拌されていることを確認した後、ジステアリン酸スズを材料質量比で0.7質量%投入した。生成する水を留去しながら190℃から6時間を要して240℃まで温度を上げ、240℃でさらに3時間脱水縮合反応を継続した。こうして、ガラス転移温度57℃、酸価13.6mgKOH/g、重量平均分子量21000、数平均分子量6500の非晶性ポリエステル(2)を得た。
〔合成例3〕
・ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物 50モル部
・ビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物 50モル部
・テレフタル酸 75モル部
・ドデセニルコハク酸 23モル部
・無水トリメリット酸 2モル部
無水トリメリット酸以外の上記材料を用いて非晶性ポリエステル(2)と同様にして、軟化点が110℃になるまで、反応をさせた。次いで、温度を190℃まで下げ無水トリメリット酸を徐々に投入し、190℃で2時間反応を継続した。こうして、ガラス転移温度56℃、酸価12.5mgKOH/g、重量平均分子量60000、数平均分子量7700の非晶性ポリエステル(3)を得た。
〔合成例4〕
・ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物 20モル部
・ビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物 80モル部
・テレフタル酸 83モル部
・ドデセニルコハク酸 15モル部
・無水トリメリット酸 2モル部
無水トリメリット酸以外の上記材料を用いて非晶性ポリエステル(2)と同様にして、軟化点が110℃になるまで、反応をさせた。次いで、温度を190℃まで下げ無水トリメリット酸を徐々に投入し、190℃で2時間反応を継続した。こうして、ガラス転移温度59℃、酸価11.8mgKOH/g、重量平均分子量77000、数平均分子量7900の非晶性ポリエステル(4)を得た。
<非晶性特定ポリエステルの合成>
〔合成例1〕
−特定ロジンジオール(1)の合成−
精製ロジンとして、ガムロジンに蒸留による精製処理(蒸留条件:6.6kPa、220℃)を施したロジンを用意した。
2官能エポキシ化合物としてビスフェノールAジグリシジルエーテル(三菱化学社製jER828)113質量部、上記の精製ロジン200質量部、及び反応触媒としてテトラエチルアンモニウムブロマイド(東京化成工業社製)0.4質量部を、撹拌装置、加熱装置、冷却管、及び温度計を備えたステンレス製反応容器に仕込み、130℃に温度を上げ、ロジンのカルボキシル基とエポキシ化合物のエポキシ基との開環反応を行った。同温度で4時間継続して行い、酸価が0.5mgKOH/gになった時点で反応を停止し、特定ロジンジオール(1)を得た。特定ロジンジオール(1)は、既述の例示化合物(1)である。
−非晶性特定ポリエステル(1)の合成−
・特定ロジンジオール(1) 76モル部
・ビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物 24モル部
(日本乳化剤社製BA−P2)
・セバシン酸(和光純薬工業社製) 78モル部
・イソフタル酸(和光純薬工業社製) 22モル部
・テトラ−n−ブチルチタネート(触媒)(東京化成工業社製) 0.3モル部
上記の材料を、攪拌装置、加熱装置、温度計、分留装置、及び窒素ガス導入管を備えたステンレス製反応容器に仕込み、窒素雰囲気下、攪拌しながら230℃で7時間重縮合反応させ、非晶性特定ポリエステル(1)を合成した。
合成した非晶性特定ポリエステル(1)を2g取り、重ジメチルスルホキシド10mlと水酸化ナトリウムの重メタノール溶液(7N)2ml中で150℃、3時間加熱し、加水分解させた。その後、重水を加え、H−NMR測定を行い、特定ロジンジオール(1)、ビスフェノールAプロピレンオキサイド、セバシン酸、及びイソフタル酸で仕込み値通り樹脂が構成されていることを確認した。
非晶性特定ポリエステル(1)は、ガラス転移温度55℃、酸価13.5mgKOH/g、重量平均分子量24000、数平均分子量5500であった。
〔合成例2〕
−特定ロジンジオール(26)の合成−
2官能エポキシ化合物としてエチレングリコールジグリシジルエーテル(ナガセケムテックス社製EX−810)70質量部、ロジン成分として不均化ロジン(荒川化学工業社製パインクリスタルKR614)200質量部、及び反応触媒としてテトラエチルアンモニウムブロマイド(東京化成工業社製)0.4質量部を、撹拌装置、加熱装置、冷却管、及び温度計を備えたステンレス製反応容器に仕込み、130℃に温度を上げ、ロジンのカルボキシル基とエポキシ化合物のエポキシ基との開環反応を行った。同温度で4時間継続して行い、酸価が0.5mgKOH/gになった時点で反応を停止し、特定ロジンジオール(26)を得た。特定ロジンジオール(26)は、既述の例示化合物(26)である。
−非晶性特定ポリエステル(2)の合成−
・特定ロジンジオール(26) 50モル部
・ビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物 50モル部
(日本乳化剤社製BA−P2)
・セバシン酸(和光純薬工業社製) 60モル部
・テレフタル酸(和光純薬工業社製) 40モル部
・テトラ−n−ブチルチタネート(触媒)(東京化成工業社製) 0.3モル部
上記の材料を、攪拌装置、加熱装置、温度計、分留装置、及び窒素ガス導入管を備えたステンレス製反応容器に仕込み、窒素雰囲気下、攪拌しながら230℃で7時間重縮合反応させ、非晶性特定ポリエステル(2)を合成した。
合成した非晶性特定ポリエステル(2)を2g取り、重ジメチルスルホキシド10mlと水酸化ナトリウムの重メタノール溶液(7N)2ml中で150℃、3時間加熱し、加水分解させた。その後、重水を加え、H−NMR測定を行い、特定ロジンジオール(26)、ビスフェノールAプロピレンオキサイド、セバシン酸、及びテレフタル酸で仕込み値通り樹脂が構成されていることを確認した。
非晶性特定ポリエステル(2)は、ガラス転移温度58℃、酸価12.1mgKOH/g、重量平均分子量21000、数平均分子量4800であった。
非晶性ポリエステルの組成及び物性を、表1にまとめて示す。

<キャリアの作製>
・フェライト粒子(平均粒径35μm、体積電気抵抗10Ω・cm) 100質量部
・トルエン 14質量部
・パーフルオロオクチルエチルアクリレート/メチルメタクリレート共重合体
(共重合比10/90、重量平均分子量8万) 1.6質量部
・カーボンブラック(キャボット社製VXC−72) 0.12質量部
・架橋メラミン樹脂粒子(数平均粒径0.3μm) 0.3質量部
フェライト粒子以外の上記材料をスターラーで10分間分散し、被覆層形成用溶液を調製した。この被覆層形成用溶液とフェライト粒子とを真空脱気型ニーダーに入れ、60℃で30分間攪拌した後、減圧してトルエンを留去して、フェライト粒子表面に樹脂被覆層を有するキャリアを得た。
≪混錬粉砕法によるトナーの作製≫
<トナー粒子(1)の作製>
・非晶性特定ポリエステル(1) 88.5質量部
・マゼンタ顔料(C.I.ピグメントレッド57) 5質量部
・ワックス(日本精蝋社製HNP−9) 6質量部
・精製ロジン 0.5質量部
上記の材料をエクストルーダーで混練し、表面粉砕方式の粉砕機で粉砕した。その後、風力式分級機(日清エンジニアリング社製ターボクラシファイアーTC−15N)で細粒および粗粒を分級し、その中間サイズの粒子を得る工程を3回繰り返し、マゼンタ色のトナー粒子(1)を得た。トナー粒子(1)は、体積平均粒径D50vが5.9μm、体積平均粒度分布指標GSDvが1.22、形状係数SF1が143であった。
なお、精製ロジンは、ガムロジンに蒸留による精製処理(蒸留条件:6.6kPa、220℃)を施したロジンを用いた。
<トナー(1)の作製>
トナー粒子(1)100質量部、デシルシラン処理の疎水性チタニア0.8質量部(平均粒径15nm)、及び疎水性シリカ(日本アエロジル社製NY50、平均粒径30nm)1.3質量部を、ヘンシェルミキサーを用いて周速32m/秒で10分間撹拌した後、45μmの網目のシーブを用いて粗大粒子を除去し、トナー(1)を得た。
<現像剤(1)の作製>
キャリア94質量部とトナー(1)6質量部とを、V−ブレンダーを用いて40rpmで20分間攪拌した後、177μmの網目のシーブで篩い、現像剤(1)を得た。
<トナー粒子(2)の作製>
・非晶性特定ポリエステル(1) 80.5質量部
・結晶性ポリエステル(A) 8.0質量部
・青色顔料(銅フタロシアニンB15:3、大日精化製) 5質量部
・ワックス(日本精蝋社製HNP−9) 6質量部
・不均化ロジン(荒川化学工業社製パインクリスタルKR614) 0.5質量部
上記の材料をエクストルーダーで混練し、表面粉砕方式の粉砕機で粉砕した。その後、風力式分級機(日清エンジニアリング社製ターボクラシファイアーTC−15N)で細粒および粗粒を分級し、その中間サイズの粒子を得る工程を3回繰り返し、青色のトナー粒子(2)を得た。トナー粒子(2)は、体積平均粒径D50vが6.1μm、体積平均粒度分布指標GSDvが1.23、形状係数SF1が144であった。
<トナー(2)及び現像剤(2)の作製>
トナー粒子(2)を用いて、トナー(1)及び現像剤(1)の作製と同様にして、トナー(2)及び現像剤(2)を得た。
≪凝集合一法によるトナーの作製≫
〔離型剤粒子分散液(1)の調製〕
・オレフィンワックス(日本精蝋社製HNP−9) 75質量部
・イオン性界面活性剤(第一工業製薬ネオゲンRK) 1.8質量部
・イオン交換水 170質量部
上記の材料を混合し100℃に加熱して、ホモジナイザー(IKA社製ウルトラタラックスT50)にてよく分散した後、110℃に加温して圧力吐出型ゴーリンホモジナイザーで分散処理を1時間行い、中心粒径190nm、固形分量30質量%の離型剤粒子分散液(1)を得た。
〔着色剤粒子分散液(1)の調製〕
・カーボンブラック(キャボット社製リーガル330) 75質量部
・アニオン性界面活性剤(日油社製ニューレックスR) 2質量部
・イオン交換水 173質量部
上記の材料を混合し、ホモジナイザー(IKA社製ウルトラタラックスT50)により10分間分散処理した後、対抗衝突型湿式粉砕機(スギノマシン製)を用い圧力245Mpaで15分間分散処理を行い、中心粒径344nm、固形分量30質量%の着色剤粒子分散液(1)を得た。
〔着色剤粒子分散液(2)の調製〕
・青色顔料(銅フタロシアニンB15:3、大日精化製) 75質量部
・イオン性界面活性剤(第一工業製薬社製ネオゲンRK) 5質量部
・イオン交換水 170質量部
上記の材料を混合し、ホモジナイザー(IKA社製ウルトラタラックスT50)により10分間分散処理した後、対抗衝突型湿式粉砕機(スギノマシン製)を用い圧力245Mpaで15分間分散処理を行い、中心粒径442nm、固形分量30質量%の着色剤粒子分散液(2)を得た。
〔樹脂粒子分散液(A)の調製〕
・結晶性ポリエステル(A) 90質量部
・イオン性界面活性剤ネオゲンRK(第一工業製薬社製) 1.8質量部
・イオン交換水 210質量部
上記の材料を混合し100℃に加熱して、ホモジナイザー(IKA社製ウルトラタラックスT50)にてよく分散した後、110℃に加温して圧力吐出型ゴーリンホモジナイザーで分散処理を1時間行い、中心粒径220nm、固形分量30質量%の樹脂粒子分散液(A)を得た。
〔樹脂粒子分散液(B)の調製〕
・結晶性ポリエステル(B) 90質量部
・イオン性界面活性剤ネオゲンRK(第一工業製薬社製) 1.8質量部
・イオン交換水 210質量部
上記の材料を混合し100℃に加熱して、ホモジナイザー(IKA社製ウルトラタラックスT50)にてよく分散した後、110℃に加温して圧力吐出型ゴーリンホモジナイザーで分散処理を1時間行い、中心粒径180nm、固形分量30質量%の樹脂粒子分散液(B)を得た。
〔樹脂粒子分散液(1)の調製〕
・非晶性ポリエステル(1) 100質量部
・精製ロジン 2.15質量部
・酢酸エチル 50質量部
・イソプロピルアルコール 15質量部
容量5リットルのセパラブルフラスコに酢酸エチルとイソプロピルアルコールを収容し、スリーワンモーターで攪拌を施しながら、非晶性ポリエステル(1)を徐々に投入し、次いで精製ロジンを徐々に投入し、攪拌を継続して材料を溶解させて油相を得た。攪拌されている油相に10質量%アンモニア水溶液を合計で3質量部となるようにスポイトで徐々に滴下し、次いでイオン交換水230質量部を10ml/分の速度で徐々に滴下して転相乳化させた。続けてエバポレータで減圧しながら脱溶剤を施し、アニオン性界面活性剤(日油社製ニューレックスR)を2質量部添加して攪拌し、イオン交換水で濃度を調整し、樹脂粒子濃度30質量%の樹脂粒子分散液(1)を得た。樹脂粒子分散液(1)中の粒子の体積平均粒径は150nmであった。
〔樹脂粒子分散液(2)〜(12)の調製〕
非晶性ポリエステル及びロジンを表2に示すとおりに変更した以外は、樹脂粒子分散液(1)の調製と同様にして、樹脂粒子濃度30質量%の樹脂粒子分散液(2)〜(12)を得た。各分散液の体積平均粒径を表2に示す。

樹脂粒子分散液(1)〜(10)、(12)の調製に用いたロジンは、下記のとおりである。
・精製ロジン:ガムロジンに蒸留による精製処理(蒸留条件:6.6kPa、220℃)を施したロジン。
・不均化ロジン:荒川化学工業社製パインクリスタルKR614
・水素化ロジン:荒川化学工業社製パインクリスタルPR−580
<トナー粒子(11)の作製>
・樹脂粒子分散液(1)(非晶性ポリエステルの分散液) 170質量部
・樹脂粒子分散液(A)(結晶性ポリエステルの分散液) 50質量部
・離型剤粒子分散液(1) 23質量部
・着色剤粒子分散液(2) 27質量部
・イオン交換水 400質量部
上記の材料を丸型ステンレス製フラスコに収容して、ホモジナイザー(IKA社製ウルトラタラックスT50)を用いて混合し分散した。次いで、0.5モル/Lの硝酸水溶液で液のpHを4.0に調整した後、ポリ塩化アルミニウム0.4質量部を加え、上記ホモジナイザーを用いて混合し分散した。続いて、加熱用オイルバス中でフラスコを攪拌しながら48℃まで加熱し、48℃で60分間保持した後、樹脂粒子分散液(1)63質量部を追加で緩やかに添加した(樹脂粒子分散液(1)の総量は233質量部)。その後、0.5モル/Lの水酸化ナトリウム水溶液で液のpHを8.0に調整した後、フラスコを密閉し、磁力シールを用いて攪拌を継続しながら90℃まで加熱し、更に2時間保持した。
反応終了後、冷却し、ヌッチェ式吸引濾過により固液分離を施した。固形分を30℃のイオン交換水1000質量部に再分散し、攪拌翼によって300rpmで15分間攪拌し、ヌッチェ式吸引濾過により固液分離を施した。この再分散と吸引濾過を繰り返し、濾液が電気伝導度10.0μS/cmt以下となったところで洗浄を終了した。次いで真空乾燥機に仕込んで12時間継続して乾燥し、トナー粒子(11)を得た。
トナー粒子(11)は、体積平均粒径D50vが5.9μm、体積平均粒度分布指標GSDvが1.22、形状係数SF1が136であった。
<トナー粒子(12)〜(22)の作製>
樹脂粒子分散液、離型剤粒子分散液、及び着色剤粒子分散液を表3に示すとおりに変更した以外は、トナー粒子(11)の作製と同様にして、トナー粒子(12)〜(22)を得た。各トナー粒子の体積平均粒径D50v、体積平均粒度分布指標GSDv、形状係数SF1を表3に示す。

<トナー(11)〜(22)の作製>
トナー粒子(11)〜(22)のいずれか100質量部、デシルシラン処理の疎水性チタニア0.8質量部(平均粒径15nm)、及び疎水性シリカ(日本アエロジル社製NY50、平均粒径30nm)1.3質量部を、ヘンシェルミキサーを用いて周速32m/秒で10分間撹拌した後、45μmの網目のシーブを用いて粗大粒子を除去し、トナー(11)〜(22)を得た。
<現像剤(11)〜(22)の作製>
キャリア94質量部と、トナー(11)〜(22)のいずれか6質量部とを、V−ブレンダーを用いて40rpmで20分間攪拌した後、177μmの網目のシーブで篩い、現像剤(11)〜(22)を得た。
≪実施例1〜12、比較例1、2≫
現像剤(1)、(2)、(11)〜(22)を画像形成装置に収納し画像形成を行い、画像の定着性の評価を行った。また、現像剤(1)、(2)、(11)〜(22)の保管安定性の評価を行った。
<画像の定着性の評価>
本実施形態の画像形成装置として富士ゼロックス社製DocuCentreIV C3370を用意し、該装置に搭載されている電磁誘導方式の定着装置を改造し、定着温度を制御するようにした。また該定着装置を、外付けの駆動用モーターで駆動するように改造した。
別途、画像形成装置として富士ゼロックス社製A−Color 635を用い、記録媒体として富士ゼロックス社製J紙を用い、トナー載り量が13.5g/mになるように調整して画像形成を行い、未定着のソリッド画像(25mm×25mm)を用意した。
DocuCentreIV C3370改造機を用い、定着温度を80℃から220℃まで5℃きざみで昇温させ、温度ごとに搬送速度175mm/秒で未定着のソリッド画像(25mm×25mm)の定着を行った。
各温度の定着画像を目視で観察し、コールドオフセットによる画像の乱れが確認されなくなった温度T(℃)と、ホットオフセットによる画像の乱れが確認されはじめた温度T(℃)とを求めた。
そして、TとTとの温度差T(T−T)(℃)を算出し、下記の基準に従って、画像の定着性を判定した。Tの値が大きいほど、トナー像が定着し得る温度幅が広い。
(℃)、T(℃)及び判定結果を表4に示す。
A:T(℃)が35超
B:T(℃)が25超35以下
C:T(℃)が25以下
<現像剤(トナー)の保管安定性の評価>
現像剤を構成するトナー2gを温度53℃湿度50%の雰囲気に17時間放置し、その後、目開き75μのメッシュ上におき、メッシュ裏側からメッシュを通過するものは吸引するようにして除き、メッシュ上に残留した残留量(g)を計測した。そして、下記の基準に従って、保管安定性を判定した。残留量(g)と判定結果を表4に示す。
A:残留量(g)が0.10未満
B:残留量(g)が0.10以上0.20未満
C:残留量(g)が0.20以上
<トナー粒子中のロジン量の測定>
HPLC測定により、トナー粒子中のロジン量を測定した。測定機器はヒューレットパッカード社製の機種名G1313Aを用い、東ソー社製のカラムTSK−GEL ODS−80Ts(2mm×15cm)を用いて行った。
非晶性ポリエステル(1)〜(4)を用いたトナー粒子では、仕込み量に近いロジン量が検出されたが、非晶性特定ポリエステル(1)、(2)を用いたトナー粒子では、仕込み量以上のロジン量が検出されたものがあった。これは、仕込みロジンだけでなく、ロジン骨格を有する非晶性特定ポリエステルに由来するロジンがトナー粒子中に含まれているものと考えられた。非晶性特定ポリエステル(1)を用いたトナー粒子は、非晶性特定ポリエステル(2)を用いたトナー粒子より多めのロジンを含有し、その量は0.4〜0.45質量%程度であった。

表4から分かるとおり、実施例1〜12は、比較例1に比べて、コールドオフセットが発生しなくなった温度が低い。また、実施例1〜12は、比較例1に比べて、トナー像が定着し得る温度幅が広い。
また、実施例1〜12は、比較例2に比べて、トナーの保管安定性に優れ、したがって現像剤の保管安定性に優れる。
10 定着ベルト(ベルト部材)
11 基材層
12 発熱層
13 弾性層
14 離型層
T トナー像
P 記録媒体
20 加圧ロール(回転部材)
21 基材層
22 弾性層
23 離型層
30 対向部材
31 支持体
32 パッド
40 電磁誘導装置
41 電磁誘導コイル
100 定着装置
200 画像形成装置
202 感光体(像保持体)
204 帯電装置
206 レーザー露光装置(静電荷像形成装置)
208 ミラー
210 現像装置
212 中間転写体
214 転写ロール(転写装置)
216 クリーニング装置
218 除電装置

Claims (6)

  1. 像保持体と、
    前記像保持体表面を帯電する帯電装置と、
    帯電した前記像保持体表面に静電荷像を形成する静電荷像形成装置と、
    下記の一般式(1)で表されるロジンジオールを重合成分に含む非晶性ポリエステル、離型剤及びロジンを含有するトナー粒子を有し前記トナー粒子の全質量に占めるロジンの割合が0.10質量%以上1.50質量%以下であるトナーを含む静電荷像現像剤を収納し、前記像保持体表面に形成された前記静電荷像を前記静電荷像現像剤により現像してトナー像を形成する現像装置と、
    前記トナー像を記録媒体に転写する転写装置と、
    電磁誘導によって発熱する発熱層を備えたベルト部材、前記ベルト部材の外周面に接触して配置された回転部材、及び前記発熱層を電磁誘導によって発熱させる電磁誘導装置を備え、前記記録媒体に前記トナー像を定着する定着装置と、
    を備える画像形成装置。

    一般式(1)中、R 及びR はそれぞれ独立に、水素又はメチル基を表す。L 、L 及びL はそれぞれ独立に、カルボニル基、エステル基、エーテル基、スルホニル基、置換基を有してもよい鎖状アルキレン基、置換基を有してもよい環状アルキレン基、置換基を有してもよいアリーレン基、及びこれらの組合せから選ばれる二価の連結基を表し、L とL 又はL とL が環を形成していてもよい。A 及びA はロジンエステル基を表す。
  2. 前記トナー粒子がさらに結晶性ポリエステルを含有する、請求項1に記載の画像形成装置。
  3. 前記トナー粒子に含まれる前記離型剤と前記ロジンとの質量比(離型剤/ロジン)が5以上50以下である、請求項1又は請求項2に記載の画像形成装置。
  4. 像保持体表面を帯電する帯電工程と、
    帯電した前記像保持体表面に静電荷像を形成する静電荷像形成工程と、
    前記像保持体表面に形成された前記静電荷像を、下記の一般式(1)で表されるロジンジオールを重合成分に含む非晶性ポリエステル、離型剤及びロジンを含有するトナー粒子を有し前記トナー粒子の全質量に占めるロジンの割合が0.10質量%以上1.50質量%以下であるトナーを含む静電荷像現像剤により現像してトナー像を形成する現像工程と、
    前記トナー像を記録媒体に転写する転写工程と、
    電磁誘導装置からの電磁誘導によって発熱したベルト部材と回転部材との接触領域に前記記録媒体を通過させ、前記記録媒体に前記トナー像を定着する定着工程と、
    を有する画像形成方法。

    一般式(1)中、R 及びR はそれぞれ独立に、水素又はメチル基を表す。L 、L 及びL はそれぞれ独立に、カルボニル基、エステル基、エーテル基、スルホニル基、置換基を有してもよい鎖状アルキレン基、置換基を有してもよい環状アルキレン基、置換基を有してもよいアリーレン基、及びこれらの組合せから選ばれる二価の連結基を表し、L とL 又はL とL が環を形成していてもよい。A 及びA はロジンエステル基を表す。
  5. 前記トナー粒子がさらに結晶性ポリエステルを含有する、請求項4に記載の画像形成方法。
  6. 前記トナー粒子に含まれる前記離型剤と前記ロジンとの質量比(離型剤/ロジン)が5以上50以下である、請求項4又は請求項5に記載の画像形成方法。
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